Номер 11, страница 55 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 8. Уравнения химических реакций и расчёты по ним. Глава 2. Химические реакции - номер 11, страница 55.

Условие.

11. Определите массу алюминия, необходимого для получения 10 л водорода при взаимодействии с серной кислотой. Объём водорода измерен при н. у.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(H_2) = 10$ л

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$m(Al)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия алюминия с серной кислотой. Алюминий является активным металлом и вытесняет водород из кислоты, образуя соль (сульфат алюминия) и газообразный водород. Уравняем реакцию:

$2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) водорода ($H_2$), который выделился в ходе реакции. Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем идеального газа, который при н. у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{10 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,4464$ моль

3. По уравнению реакции определим, какое количество вещества алюминия ($Al$) необходимо для получения такого количества водорода. Из уравнения видно, что для получения 3 моль $H_2$ требуется 2 моль $Al$. Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(Al)}{2} = \frac{n(H_2)}{3}$

Выразим отсюда количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} \cdot n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot \frac{10 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = \frac{20}{67,2} \text{ моль} \approx 0,2976$ моль

4. Теперь, зная количество вещества алюминия, мы можем рассчитать его массу. Для этого воспользуемся формулой $m = n \cdot M$, где $M$ — молярная масса вещества. Молярная масса алюминия ($Al$) по периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева равна 27 г/моль.

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) \approx 0,2976 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} \approx 8,0357$ г

Округлим полученное значение до сотых.

$m(Al) \approx 8,04$ г

Ответ: масса алюминия, необходимая для получения 10 л водорода, составляет 8,04 г.