Объём газа после прокаливания смеси алюминия и оксида железа(III)
После прокаливания смеси, содержащей 32,4 г алюминия и 64 г оксида железа (III), её обработали избытком соляной кислоты. Определите объём выделившегося при этом газа (н. у.).
Дано
`m(Al) = 32.4 text{ г}`
`m(Fe_2O_3) = 64 text{ г}`
Найти
`V(газа) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции алюминотермии:
`2Al + Fe_2O_3 = Al_2O_3 + 2Fe`
Найдём количества веществ реагентов:
`n(Al) = (m(Al))/(M(Al)) = 32.4/27 = 1.2 text{ моль}`
`n(Fe_2O_3) = (m(Fe_2O_3))/(M(Fe_2O_3)) = 64/160 = 0.4 text{ моль}`
По уравнению реакции на 2 моль Al требуется 1 моль Fe₂O₃, т.е. на 1.2 моль Al требуется 0.6 моль Fe₂O₃. У нас только 0.4 моль, значит Fe₂O₃ в недостатке, расчёт ведём по нему.
Количество образовавшегося железа:
`n(Fe) = 2*n(Fe_2O_3) = 2*0.4 = 0.8 text{ моль}`
Количество прореагировавшего алюминия:
`n_text{прореаг.}(Al) = 2*n(Fe_2O_3) = 2*0.4 = 0.8 text{ моль}`
Количество оставшегося алюминия:
`n_text{ост.}(Al) = n(Al) - n_text{прореаг.}(Al) = 1.2 - 0.8 = 0.4 text{ моль}`
При обработке смеси соляной кислотой реагируют железо, оксид алюминия и оставшийся алюминий:
`Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2 text{↑}`
`2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2 text{↑}`
`Al_2O_3 + 6HCl = 2AlCl_3 + H_2O`
Количество водорода, выделившегося при реакции с железом:
`n_1(H_2) = n(Fe) = 0.8 text{ моль}`
Количество водорода, выделившегося при реакции с алюминием:
`n_2(H_2) = (3*n_text{ост.}(Al))/2 = (3*0.4)/2 = 0.6 text{ моль}`
Общее количество выделившегося водорода:
`n(H_2) = n_1(H_2) + n_2(H_2) = 0.8 + 0.6 = 1.4 text{ моль}`
Найдём объём водорода при н.у.:
`V(H_2) = n(H_2)*V_m = 1.4*22.4 = 31.36 text{ л}`
Ответ
`V(H_2) = 31.36 text{ л}`