При взаимодействии алюминия с 219 г раствора соляной кислотой получено 53,4 г соли. Определите массовую долю кислоты в исходном растворе.
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.
