Номер 3.43, страница 58, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.43. Медно-алюминиевый сплав обработали 60 г соляной кислоты (массовая доля HCl 10 %). Вычислите массу и объем выделившегося газа (н. у.).

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(\text{HCl}) = 60 \text{ г}$

$\omega(\text{HCl}) = 10\% = 0.1$

Найти:

$m(\text{газа}) - ?$

$V(\text{газа}) - ?$

Решение:

Медно-алюминиевый сплав состоит из меди ($Cu$) и алюминия ($Al$). При обработке соляной кислотой ($HCl$) в реакцию вступает только алюминий, так как медь является металлом, стоящим в ряду электрохимической активности металлов после водорода, и не вытесняет его из растворов неокисляющих кислот.

Уравнение химической реакции, которая протекает между алюминием и соляной кислотой:

$2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\uparrow$

Из уравнения видно, что в ходе реакции выделяется газообразный водород ($H_2$).

1. Сначала определим массу чистого хлороводорода ($HCl$) в 60 г 10%-го раствора соляной кислоты:

$m(\text{HCl}) = m_{\text{р-ра}}(\text{HCl}) \cdot \omega(\text{HCl}) = 60 \text{ г} \cdot 0.10 = 6 \text{ г}$

2. Далее вычислим количество вещества (число молей) хлороводорода. Молярная масса $HCl$ составляет:

$M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 1.008 + 35.453 \approx 36.5 \text{ г/моль}$

$n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{6 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 0.164 \text{ моль}$

3. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, найдем количество вещества выделившегося водорода ($H_2$). Соотношение количеств веществ $HCl$ и $H_2$ равно $6:3$ или $2:1$.

$n(\text{H}_2) = \frac{3}{6} \cdot n(\text{HCl}) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{HCl})$

$n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} \cdot \frac{6 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} = \frac{3}{36.5} \text{ моль} \approx 0.0822 \text{ моль}$

4. Теперь можно вычислить массу выделившегося водорода. Молярная масса водорода $H_2$ равна:

$M(\text{H}_2) = 2 \cdot M(\text{H}) \approx 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

$m(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot M(\text{H}_2) = \frac{3}{36.5} \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = \frac{6}{36.5} \text{ г} \approx 0.164 \text{ г}$

5. Наконец, вычислим объем водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = \frac{3}{36.5} \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = \frac{67.2}{36.5} \text{ л} \approx 1.84 \text{ л}$

Ответ: масса выделившегося газа (водорода) составляет примерно $0.164 \text{ г}$, а его объем при нормальных условиях — примерно $1.84 \text{ л}$.