Давайте разберем задачу поэтапно и подробно, чтобы понять, как найти объем водорода, который можно получить при растворении сплава алюминия в едком натре.
Дано:
- Масса сплава: 270 мг = 0,270 г
- Содержание меди в сплаве: 5%
- Выход водорода: 85% от теоретически возможного
Шаг 1. Определить массу алюминия и меди в сплаве
Масса меди:
[
m_{Cu} = \frac{5}{100} \times 0,270, \text{г} = 0,0135, \text{г}
]
Масса алюминия:
[
m_{Al} = 0,270, \text{г} - 0,0135, \text{г} = 0,2565, \text{г}
]
Шаг 2. Записать уравнение реакции
При взаимодействии алюминия с натрием (или в растворе едкого натра), алюминий реагирует с водой или с водой, образуя гидроксид алюминия и выделяя водород:
[
2Al + 6NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na_3Al(OH)_6 + 3H_2
]
или при реакции с водой (в более общем виде):
[
2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2
]
Общая идея — из 2 моль алюминия выделяется 3 моль водорода.
Шаг 3. Рассчитать количество вещества алюминия
Молярная масса алюминия:
[
M_{Al} = 26,98, \text{г/моль}
]
Количество вещества алюминия:
[
n_{Al} = \frac{m_{Al}}{M_{Al}} = \frac{0,2565, \text{г}}{26,98, \text{г/моль}} \approx 0,00951, \text{моль}
]
Шаг 4. Определить теоретическое количество водорода
Из реакции:
[
2, \text{моль Al} \rightarrow 3, \text{моль } H_2
]
Следовательно, 1 моль алюминия дает 1,5 моль водорода.
Тогда:
[
n_{H_2, теорет} = 1,5 \times n_{Al} = 1,5 \times 0,00951 \approx 0,01427, \text{моль}
]
Шаг 5. Учесть коэффициент выхода водорода
Выход водорода равен 85%, значит:
[
n_{H_2, фактический} = 0,85 \times 0,01427 \approx 0,01213, \text{моль}
]
Шаг 6. Рассчитать объем водорода при нормальных условиях
Объем 1 моль газа при нормальных условиях (н.у.) — 22,4 л.
Объем водорода:
[
V_{H_2} = n_{H_2} \times 22,4, \text{л} \approx 0,01213 \times 22,4 \approx 0,272, \text{литров}
]
Ответ:
Объем водорода, который может быть получен, — приблизительно 0,27 литров.
Если нужно более короткое или упрощенное объяснение — скажите!
