Номер 8, страница 256 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

8. Смесь алюминия и его оксида общей массой 21 г растворили в разбавленной серной кислоте, в результате чего выделился газ объемом 13,44 дм$^3$ (н. у.). Рассчитайте массу соли, которая содержится в образовавшемся растворе.

Дано:

$m(Al + Al₂O₃) = 21$ г

$V(H₂) = 13,44$ дм³ (н. у.)

Найти:

$m(Al₂(SO₄)₃)$ - ?

Решение:

В разбавленной серной кислоте алюминий и его оксид вступают в следующие реакции:

1) $2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑$

2) $Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O$

Газ (водород $H₂$) выделяется только в первой реакции при взаимодействии металлического алюминия с кислотой. Рассчитаем количество вещества выделившегося водорода, используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ дм³/моль):

$n(H₂) = \frac{V(H₂)}{V_m} = \frac{13,44 \text{ дм³}}{22,4 \text{ дм³/моль}} = 0,6$ моль.

По уравнению реакции (1) найдем количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. Соотношение количеств веществ алюминия и водорода составляет $n(Al) : n(H₂) = 2:3$.

$n(Al) = \frac{2}{3} n(H₂) = \frac{2}{3} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,4$ моль.

Теперь рассчитаем массу алюминия в исходной смеси. Молярная масса алюминия $M(Al) = 27$ г/моль.

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = 0,4 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 10,8$ г.

Зная общую массу смеси, найдем массу оксида алюминия:

$m(Al₂O₃) = m(смеси) - m(Al) = 21 \text{ г} - 10,8 \text{ г} = 10,2$ г.

Рассчитаем количество вещества оксида алюминия. Молярная масса оксида алюминия $M(Al₂O₃) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 102$ г/моль.

$n(Al₂O₃) = \frac{m(Al₂O₃)}{M(Al₂O₃)} = \frac{10,2 \text{ г}}{102 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль.

Соль, сульфат алюминия $Al₂(SO₄)₃$, образуется в обеих реакциях. Рассчитаем общее количество вещества соли.

Из реакции (1) по соотношению $n(Al) : n(Al₂(SO₄)₃) = 2:1$:

$n₁(Al₂(SO₄)₃) = \frac{1}{2} n(Al) = \frac{1}{2} \cdot 0,4 \text{ моль} = 0,2$ моль.

Из реакции (2) по соотношению $n(Al₂O₃) : n(Al₂(SO₄)₃) = 1:1$:

$n₂(Al₂(SO₄)₃) = n(Al₂O₃) = 0,1$ моль.

Общее количество вещества сульфата алюминия:

$n_{общ}(Al₂(SO₄)₃) = n₁(Al₂(SO₄)₃) + n₂(Al₂(SO₄)₃) = 0,2 \text{ моль} + 0,1 \text{ моль} = 0,3$ моль.

Наконец, рассчитаем массу образовавшейся соли. Молярная масса сульфата алюминия $M(Al₂(SO₄)₃) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot (32 + 4 \cdot 16) = 54 + 3 \cdot 96 = 342$ г/моль.

$m(Al₂(SO₄)₃) = n_{общ}(Al₂(SO₄)₃) \cdot M(Al₂(SO₄)₃) = 0,3 \text{ моль} \cdot 342 \text{ г/моль} = 102,6$ г.

Ответ: масса соли, которая содержится в образовавшемся растворе, составляет 102,6 г.