Номер 7, страница 101 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

7. Вычислите объём водорода (н. у.), который может быть получен при растворении в едком натре 270 мг сплава алюминия, содержащего 5% меди. Выход водорода примите равным 85% от теоретически возможного.

Дано:

$m_{сплава} = 270 \text{ мг}$
$\omega(Cu) = 5\%$
$\eta(H_2) = 85\%$

Перевод в единицы СИ и безразмерные величины:
$m_{сплава} = 270 \times 10^{-3} \text{ г} = 0.270 \text{ г}$
$\omega(Cu) = 0.05$
$\eta(H_2) = 0.85$

Найти:

$V_{практ}(H_2)$ — ?

Решение:

При растворении сплава алюминия и меди в едком натре (растворе $NaOH$) в реакцию вступает только алюминий, так как он является амфотерным металлом. Медь с растворами щелочей не взаимодействует.

Уравнение реакции алюминия с водным раствором гидроксида натрия:

$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

1. Рассчитаем массу чистого алюминия в сплаве. Массовая доля алюминия составляет:

$\omega(Al) = 100\% - \omega(Cu) = 100\% - 5\% = 95\%$, или в долях $0.95$.

Масса алюминия:

$m(Al) = m_{сплава} \times \omega(Al) = 0.270 \text{ г} \times 0.95 = 0.2565 \text{ г}$

2. Найдем количество вещества (моль) алюминия, вступившего в реакцию. Молярная масса алюминия $M(Al) \approx 27 \text{ г/моль}$.

$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{0.2565 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 0.0095 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим теоретическое количество вещества водорода. Из стехиометрии реакции видно, что из 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода.

$n_{теор}(H_2) = \frac{3}{2} n(Al) = 1.5 \times 0.0095 \text{ моль} = 0.01425 \text{ моль}$

4. Вычислим теоретически возможный объем водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем идеального газа при н. у. равен $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V_{теор}(H_2) = n_{теор}(H_2) \times V_m = 0.01425 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.3192 \text{ л}$

5. Рассчитаем практический объем водорода, который может быть получен, с учетом выхода реакции, составляющего 85%.

$V_{практ}(H_2) = V_{теор}(H_2) \times \eta(H_2) = 0.3192 \text{ л} \times 0.85 = 0.27132 \text{ л}$

Округляя результат до трех значащих цифр, получаем $0.271 \text{ л}$ или $271 \text{ мл}$.

Ответ: объем водорода, который может быть получен, равен $0.271 \text{ л}$ (или $271 \text{ мл}$).