Объём газа по массовой доле алюминия в смеси
Какой объём газа (н. у.) выделится при взаимодействии 24 г смеси алюминия с кремнием, массовая доля алюминия в которой 45%, с 506,1 мл 10%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,065 г/мл)?
Дано
`m(смеси) = 24 text{ г}`
`ω(Al) = 45%`
`V(text{р-ра } H_2SO_4) = 506.1 text{ мл}`
`ω(H_2SO_4) = 10%`
`ρ(text{р-ра } H_2SO_4) = 1.065 text{ г/мл}`
Найти
`V(H_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции алюминия с серной кислотой (кремний не реагирует с серной кислотой):
`2Al + 3H_2SO_4 = Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 text{↑}`
Найдём массу алюминия в смеси:
`m(Al) = (ω(Al)*m(смеси))/100 = (45*24)/100 = 10.8 text{ г}`
Найдём количество вещества алюминия:
`n(Al) = (m(Al))/(M(Al)) = 10.8/27 = 0.4 text{ моль}`
Найдём массу раствора серной кислоты:
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = ρ(text{р-ра } H_2SO_4) * V(text{р-ра } H_2SO_4) = 1.065 * 506.1 = 539 text{ г}`
Найдём массу чистой серной кислоты:
`m(H_2SO_4) = (ω(H_2SO_4) * m(text{р-ра } H_2SO_4)) / 100 = (10 * 539) / 100 = 53.9 text{ г}`
Найдём количество вещества серной кислоты:
`n(H_2SO_4) = (m(H_2SO_4))/(M(H_2SO_4)) = 53.9/98 = 0.55 text{ моль}`
Серная кислота в недостатке, расчёт ведём по ней.
Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода равно количеству вещества серной кислоты:
`n(H_2) = n(H_2SO_4) = 0.55 text{ моль}`
Найдём объём водорода при н.у.:
`V(H_2) = n(H_2)*V_m = 0.55*22.4 = 12.32 text{ л}`
Ответ
`V(H_2) = 12.32 text{ л}`