Номер 5-32, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-32. Вычислите массу алюминия и массу кислорода, которые потребуются для получения оксида алюминия массой 25,5 г.

Дано:

$m(Al_2O_3) = 25,5 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m(Al_2O_3) = 0,0255 \text{ кг}$

Найти:

$m(Al) - ?$

$m(O_2) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции получения оксида алюминия из алюминия и кислорода. Алюминий ($Al$) реагирует с кислородом ($O_2$) с образованием оксида алюминия ($Al_2O_3$). Уравняем реакцию:

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Для этого воспользуемся периодической системой химических элементов.

Молярная масса алюминия ($Al$):

$M(Al) \approx 27 \text{ г/моль}$

Молярная масса кислорода ($O_2$):

$M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$

Молярная масса оксида алюминия ($Al_2O_3$):

$M(Al_2O_3) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) оксида алюминия ($Al_2O_3$) массой 25,5 г, используя формулу $n = \frac{m}{M}$:

$n(Al_2O_3) = \frac{m(Al_2O_3)}{M(Al_2O_3)} = \frac{25,5 \text{ г}}{102 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества алюминия ($Al$) и кислорода ($O_2$), которые потребуются для получения 0,25 моль оксида алюминия. Согласно уравнению реакции, соотношение количеств веществ реагентов и продуктов равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$n(Al) : n(O_2) : n(Al_2O_3) = 4 : 3 : 2$

Из пропорции $\frac{n(Al)}{4} = \frac{n(Al_2O_3)}{2}$ найдем количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{4 \cdot n(Al_2O_3)}{2} = 2 \cdot n(Al_2O_3) = 2 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,5 \text{ моль}$

Из пропорции $\frac{n(O_2)}{3} = \frac{n(Al_2O_3)}{2}$ найдем количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{3 \cdot n(Al_2O_3)}{2} = 1,5 \cdot n(Al_2O_3) = 1,5 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,375 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массы алюминия и кислорода, используя формулу $m = n \cdot M$:

Масса алюминия:

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = 0,5 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 13,5 \text{ г}$

Масса кислорода:

$m(O_2) = n(O_2) \cdot M(O_2) = 0,375 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 12,0 \text{ г}$

Проверка по закону сохранения массы: $m(Al) + m(O_2) = 13,5 \text{ г} + 12,0 \text{ г} = 25,5 \text{ г}$, что соответствует массе полученного оксида алюминия.

Ответ: для получения 25,5 г оксида алюминия потребуется 13,5 г алюминия и 12,0 г кислорода.