Давайте решим задачу по шагам, подробно объясняя каждое действие.
Дано:
- Масса раствора соляной кислоты: ( m_{раствора} = 219 \text{ г} )
- Масса полученной соли (хлорида алюминия): ( m_{соли} = 53{,}4 \text{ г} )
Требуется найти массовую долю кислоты в исходном растворе.
Шаг 1. Записать реакцию
Алюминий (Al) взаимодействует с соляной кислотой (HCl):
[
2,Al + 6,HCl \rightarrow 2,AlCl_3 + 3,H_2
]
Из соотношения реакции видно, что:
- 2 моль Al реагируют с 6 моль HCl
- В результате образуется 2 моль AlCl₃
Шаг 2. Определить массу образовавшегося AlCl₃
Молярная масса AlCl₃:
[
M_{AlCl_3} = M_{Al} + 3 \times M_{Cl} = 26{,}98 + 3 \times 35{,}45 = 133{,}33, \text{г/моль}
]
Масса соли (AlCl₃), которая образовалась – 53,4 г.
Найдем число молей AlCl₃:
[
n_{AlCl_3} = \frac{m_{AlCl_3}}{M_{AlCl_3}} = \frac{53{,}4}{133{,}33} \approx 0,4, \text{моль}
]
Шаг 3. Определить количество реагировавшего алюминия
Из уравнения реакции: 2 моль Al соответствуют 2 моль AlCl₃.
Значит, количество алюминия:
[
n_{Al} = n_{AlCl_3} = 0,4, \text{моль}
]
Масса алюминия:
[
m_{Al} = n_{Al} \times M_{Al} = 0,4 \times 26{,}98 \approx 10,79, \text{г}
]
Шаг 4. Определить массу кислоты
Обозначим:
- Масса кислоты в растворе: ( m_{HCl} )
- Тогда масса воды в растворе: ( m_{H_2O} = 219 - m_{HCl} )
Из уравнения реакции известно, что 6 моль HCl реагируют на 2 моль Al, то есть:
[
\frac{n_{HCl}}{n_{Al}} = \frac{6}{2} = 3
]
или
[
n_{HCl} = 3 \times n_{Al} = 3 \times 0,4 = 1,2, \text{моль}
]
Масса HCl:
[
m_{HCl} = n_{HCl} \times M_{HCl} = 1,2 \times 36,46 \approx 43,75, \text{г}
]
Шаг 5. Рассчитать массовую долю кислоты
Массовая доля кислоты в растворе:
[
w_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{m_{раствора}} \times 100%
= \frac{43,75}{219} \times 100% \approx 20%
]
Ответ:
Массовая доля кислоты в исходном растворе составляет примерно 20%.
Если нужно, я могу подготовить краткое итоговое резюме.
