Номер 8-10, страница 97 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-10. Вычислите массу 10%-ного раствора $H_2SO_4$ и массу $Al$, необходимых для получения

а) 7 моль $H_2$;

б) 10 г $H_2$;

в) 44,8 л (н.у.) $H_2$.

Для решения задачи сначала запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с серной кислотой:

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

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

Молярная масса алюминия $M(Al) = 27$ г/моль.

Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль.

Молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.) $V_m = 22,4$ л/моль.

Массовая доля серной кислоты в растворе $\omega(H_2SO_4) = 10\% = 0,1$.

а)

Дано:

$\omega(H_2SO_4) = 10\%$

$n(H_2) = 7$ моль

Найти:

$m(Al) - ?$

$m(р-ра H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. По уравнению реакции находим соотношение количеств веществ:

$n(Al) : n(H_2SO_4) : n(H_2) = 2 : 3 : 3$

2. Найдем количество вещества алюминия, необходимое для реакции:

$n(Al) = \frac{2}{3} n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 7 \text{ моль} = \frac{14}{3}$ моль.

3. Рассчитаем массу алюминия:

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = \frac{14}{3} \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 126$ г.

4. Найдем количество вещества серной кислоты, необходимое для реакции. Из соотношения $n(H_2SO_4) : n(H_2) = 3:3$ следует, что $n(H_2SO_4) = n(H_2)$.

$n(H_2SO_4) = n(H_2) = 7$ моль.

5. Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 7 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 686$ г.

6. Рассчитаем массу 10%-ного раствора серной кислоты:

$m(р-ра H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)} = \frac{686 \text{ г}}{0,1} = 6860$ г.

Ответ: для получения 7 моль водорода необходимо 126 г алюминия и 6860 г 10%-ного раствора серной кислоты.

б)

Дано:

$\omega(H_2SO_4) = 10\%$

$m(H_2) = 10$ г

Найти:

$m(Al) - ?$

$m(р-ра H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Найдем количество вещества водорода:

$n(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{10 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 5$ моль.

2. По уравнению реакции $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$ найдем количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 5 \text{ моль} = \frac{10}{3}$ моль.

3. Рассчитаем массу алюминия:

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = \frac{10}{3} \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 90$ г.

4. Найдем количество вещества серной кислоты:

$n(H_2SO_4) = n(H_2) = 5$ моль.

5. Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 5 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 490$ г.

6. Рассчитаем массу 10%-ного раствора серной кислоты:

$m(р-ра H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)} = \frac{490 \text{ г}}{0,1} = 4900$ г.

Ответ: для получения 10 г водорода необходимо 90 г алюминия и 4900 г 10%-ного раствора серной кислоты.

в)

Дано:

$\omega(H_2SO_4) = 10\%$

$V(H_2) = 44,8$ л (н.у.)

Найти:

$m(Al) - ?$

$m(р-ра H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Найдем количество вещества водорода:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{44,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 2$ моль.

2. По уравнению реакции $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$ найдем количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 2 \text{ моль} = \frac{4}{3}$ моль.

3. Рассчитаем массу алюминия:

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = \frac{4}{3} \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 36$ г.

4. Найдем количество вещества серной кислоты:

$n(H_2SO_4) = n(H_2) = 2$ моль.

5. Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196$ г.

6. Рассчитаем массу 10%-ного раствора серной кислоты:

$m(р-ра H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)} = \frac{196 \text{ г}}{0,1} = 1960$ г.

Ответ: для получения 44,8 л водорода необходимо 36 г алюминия и 1960 г 10%-ного раствора серной кислоты.