Номер 9, страница 107 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 23. Ряд стандартных электродных потенциалов. Глава V. Электрохимические реакции - номер 9, страница 107.

Условие.

9. Вычислите объём водорода (н. у.), который может быть получен, если в соляной кислоте полностью растворить 10 г сплава, массовая доля алюминия в котором 90 %, меди — 4 %, магния — 6 %.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{сплава}) = 10 \text{ г}$
$\omega(Al) = 90 \% = 0.9$
$\omega(Cu) = 4 \% = 0.04$
$\omega(Mg) = 6 \% = 0.06$

Найти:

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи сначала определим, какие из металлов в составе сплава будут реагировать с соляной кислотой (HCl). В соответствии с электрохимическим рядом активности металлов, с кислотами-неокислителями (такими как соляная) реагируют металлы, стоящие до водорода. Алюминий (Al) и магний (Mg) являются активными металлами и будут вытеснять водород из кислоты. Медь (Cu) стоит в ряду активности после водорода и с соляной кислотой не реагирует.

2. Рассчитаем массу каждого металла, который будет участвовать в реакции.
Масса алюминия:
$m(Al) = m(\text{сплава}) \cdot \omega(Al) = 10 \text{ г} \cdot 0.90 = 9 \text{ г}$
Масса магния:
$m(Mg) = m(\text{сплава}) \cdot \omega(Mg) = 10 \text{ г} \cdot 0.06 = 0.6 \text{ г}$

3. Составим уравнения химических реакций для алюминия и магния с соляной кислотой:
$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$
$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$

4. Вычислим количество вещества (в молях) для алюминия и магния. Для этого нам понадобятся их молярные массы: $M(Al) \approx 27 \text{ г/моль}$, $M(Mg) \approx 24 \text{ г/моль}$.
$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{9 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = \frac{1}{3} \text{ моль} \approx 0.333 \text{ моль}$
$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{0.6 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0.025 \text{ моль}$

5. Используя уравнения реакций, определим количество вещества водорода, выделившегося в каждой из них.
Из реакции с алюминием, соотношение $n(Al) : n(H_2) = 2 : 3$. Следовательно:
$n_1(H_2) = \frac{3}{2} n(Al) = \frac{3}{2} \cdot \frac{1}{3} \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$
Из реакции с магнием, соотношение $n(Mg) : n(H_2) = 1 : 1$. Следовательно:
$n_2(H_2) = n(Mg) = 0.025 \text{ моль}$

6. Найдем общее количество вещества водорода, сложив количества, полученные в обеих реакциях:
$n_{общ}(H_2) = n_1(H_2) + n_2(H_2) = 0.5 \text{ моль} + 0.025 \text{ моль} = 0.525 \text{ моль}$

7. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н.у.). При н.у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.
$V(H_2) = n_{общ}(H_2) \cdot V_m = 0.525 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.76 \text{ л}$

Ответ: объём водорода, который может быть получен, составляет 11,76 л.