Алюминий массой 10,8 г растворили в избытке концентрированного раствора гидроксида калия и получили 10,08 л водорода . Вычислите выход продукта реакции
Давайте разберемся по шагам, как решить задачу.
Дано:
- Масса алюминия \( m_{Al} = 10,8\, \text{г} \)
- Объем водорода \( V_{H_2} = 10,08\, \text{л} \) (н.у. – нормальные условия)
- Необходимо найти **выход продукта реакции (%)}.
Шаг 1: Записать химическую реакцию
Алюминий реагирует с щелочным раствором гидроксида калия \(\text{KOH}\), и по условию получается водород.
Общая реакция с гидроксидом калия при наличии избыточного раствора:
\[ 2Al + 6KOH + 6H_2O \rightarrow 2K_3Al(OH)_6 + 3H_2 \]
или проще: атомы алюминия в реакции образуют водород \(H_2\).
Или можно записать в более обычной форме:
\[ 2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2 \]
Но учитывая, что продукт – водород, а алюминий расходуется в соответствии со стехиометрией реакции — в любой случае, 2 моля алюминия дают 3 моля водорода.
Шаг 2: Найти число молей алюминия
Молярная масса алюминия:
\[ M_{Al} = 27\, \text{г/моль} \]
Масса алюминия:
\[ m_{Al} = 10,8\, \text{г} \]
Число молей:
\[ n_{Al} = \frac{m_{Al}}{M_{Al}} = \frac{10,8}{27} = 0,4\, \text{моля} \]
Шаг 3: Определить объем водорода по стехиометрии
Из реакции:
\[ 2\, \text{моля Al} \rightarrow 3\, \text{моля } H_2 \]
Для 0,4 моля Al:
\[ n_{H_2} = \frac{3}{2} \times 0,4 = 0,6\, \text{моля} \]
Шаг 4: Определить теоретический объем водорода
Объем одного моля газа при н.у. равен 22,4 л.
Тогда объем водорода:
\[ V_{H_2, теоретический} = n_{H_2} \times 22,4 = 0,6 \times 22,4 = 13,44\, \text{л} \]
Шаг 5: Найти фактический объем водорода и вычислить выход реакции
Фактический объем водорода: 10,08 л.
Выход реакции (в %):
\[ \text{Выход} = \frac{\text{фактический объем}}{\textоретический объем}} \times 100\% = \frac{10,08}{13,44} \times 100\% \approx 75\% \]
Ответ:
Выход продукта реакции составляет примерно 75%.
