Номер 4, страница 41 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 4. При взаимодействии карбида алюминия ($Al_4C_3$) с водой образуются метан и гидроксид алюминия. Составьте уравнение этой реакции и рассчитайте массу карбида алюминия, которая необходима для получения метана объемом 11,2 л (н. у.).

Ответ: 24 г.

Дано:

$V(CH_4) = 11,2 \text{ л}$ (н.у.)

Найти:

$m(Al_4C_3)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия карбида алюминия с водой. Этот процесс называется гидролизом карбида алюминия. Продуктами реакции являются гидроксид алюминия и метан. Сбалансируем уравнение:

$Al_4C_3 + 12H_2o \rightarrow 4Al(OH)_3 \downarrow + 3CH_4 \uparrow$

2. Найдем количество вещества (моль) метана, используя его объем и молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22,4 \text{ л/моль}$):

$n(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества карбида алюминия ($Al_4C_3$), которое необходимо для получения 0,5 моль метана. Из уравнения видно, что из 1 моль $Al_4C_3$ образуется 3 моль $CH_4$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Al_4C_3)}{1} = \frac{n(CH_4)}{3}$

Выразим отсюда количество вещества карбида алюминия:

$n(Al_4C_3) = \frac{n(CH_4)}{3} = \frac{0,5 \text{ моль}}{3}$

4. Рассчитаем молярную массу карбида алюминия ($M(Al_4C_3)$). Используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(Al) \approx 27$, $Ar(C) \approx 12$.

$M(Al_4C_3) = 4 \times Ar(Al) + 3 \times Ar(C) = 4 \times 27 + 3 \times 12 = 108 + 36 = 144 \text{ г/моль}$

5. Наконец, рассчитаем массу карбида алюминия по формуле $m = n \times M$:

$m(Al_4C_3) = n(Al_4C_3) \times M(Al_4C_3) = \frac{0,5}{3} \text{ моль} \times 144 \text{ г/моль} = 0,5 \times \frac{144}{3} \text{ г} = 0,5 \times 48 \text{ г} = 24 \text{ г}$

Ответ: 24 г.