Решение задачи: Алюминий + Серная кислота

Вот решение задачи, оформленное так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику:

Условие задания:

Вычисли, какая масса алюминия прореагировала с серной кислотой, если выделилось \(1,204 \cdot 10^{22}\) молекул водорода.

(Производя промежуточные расчёты, оставляй 3 цифры после запятой, а ответ впиши с точностью до 2-х знаков после запятой.)

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

Алюминий (Al) реагирует с серной кислотой (H₂SO₄) с образованием сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃) и водорода (H₂).

Сначала запишем несбалансированное уравнение:

\[\text{Al} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{H}_2\]

Теперь сбалансируем его:

\[2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\]

2. Определим количество молей водорода:

Нам дано количество молекул водорода: \(N(\text{H}_2) = 1,204 \cdot 10^{22}\) молекул.

Для перевода количества молекул в моли используем число Авогадро (\(N_A\)), которое равно \(6,022 \cdot 10^{23}\) моль^-1.

Количество вещества (n) вычисляется по формуле:

\[n = \frac{N}{N_A}\]

Подставим значения:

\[n(\text{H}_2) = \frac{1,204 \cdot 10^{22}}{6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}}\] \[n(\text{H}_2) \approx 0,019993 \text{ моль}\]

Округляем до 3 знаков после запятой для промежуточных расчетов: \(n(\text{H}_2) \approx 0,020 \text{ моль}\).

3. Определим мольное соотношение между алюминием и водородом:

Из сбалансированного уравнения реакции видно, что 2 моля алюминия (Al) реагируют с серной кислотой, образуя 3 моля водорода (H₂).

То есть, соотношение молей Al : H₂ = 2 : 3.

4. Рассчитаем количество молей алюминия:

Используем пропорцию на основе мольного соотношения:

\[\frac{n(\text{Al})}{n(\text{H}_2)} = \frac{2}{3}\] \[n(\text{Al}) = \frac{2}{3} \cdot n(\text{H}_2)\]

Подставим значение \(n(\text{H}_2)\):

\[n(\text{Al}) = \frac{2}{3} \cdot 0,019993 \text{ моль}\] \[n(\text{Al}) \approx 0,0133286 \text{ моль}\]

Округляем до 3 знаков после запятой для промежуточных расчетов: \(n(\text{Al}) \approx 0,013 \text{ моль}\).

5. Вычислим массу алюминия:

Для этого нам понадобится молярная масса алюминия (M(Al)). Молярную массу алюминия можно найти в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Округлим её до целого числа.

M(Al) ≈ 27 г/моль.

Масса вещества (m) вычисляется по формуле:

\[m = n \cdot M\]

Подставим значения:

\[m(\text{Al}) = 0,0133286 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль}\] \[m(\text{Al}) \approx 0,3598722 \text{ г}\]

Округляем до 2 знаков после запятой, как требуется в условии:

\[m(\text{Al}) \approx 0,36 \text{ г}\]

Ответ:

0,36