1. Какой будет образовываться объем водорода при реакции 5,4 г алюминия с 200 г раствора серной кислоты концентрацией

Задача 1:
Перед тем, как решить задачу, давайте разберемся с реакцией, которая происходит между алюминием и серной кислотой. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[Al + H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + H_2\]

Из этого уравнения следует, что каждый моль алюминия реагирует с 3 молями серной кислоты, образуя 1 моль водорода. Теперь, когда мы знаем это, мы можем перейти к решению задачи.

1. Рассчитаем количество вещества алюминия (Al) и серной кислоты (H2SO4), используя формулу:

\[\text{Количество вещества} = \frac{\text{масса вещества}}{\text{молярная масса вещества}}\]

Молярная масса алюминия (Al) равна 27 г/моль, поскольку его атомная масса равна 27 г/моль.

\[\text{Количество вещества алюминия} = \frac{5,4\ г}{27\ г/моль} = 0,2\ моль\]

Молярная масса серной кислоты (H2SO4) равна 98 г/моль, поскольку ее атомная масса равна 98 г/моль.

\[\text{Количество вещества серной кислоты} = \frac{200\ г}{98\ г/моль} = 2,04\ моль\]

2. Теперь посмотрим на коэффициенты перед веществами в уравнении реакции. Они говорят нам, что каждый моль алюминия реагирует с 3 молями серной кислоты. Следовательно, количество вещества водорода, образующегося в результате реакции, будет равно количеству вещества алюминия.

\[\text{Количество вещества водорода} = 0,2\ моль\]

3. Чтобы найти объем водорода, используем идеальный газовый закон:

\[V = n \cdot V_m\]

где \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества газа, \(V_m\) - молярный объем газа при указанных условиях (нормальных условиях). Молярный объем газа составляет 22,4 л/моль.

\[\text{Объем водорода} = 0,2\ моль \cdot 22,4\ л/моль = 4,48\ л\]

Таким образом, образуется 4,48 л водорода при реакции.

4. Чтобы найти массовые доли веществ в полученном растворе, нам понадобится вычислить массу сухого остатка раствора. Сухой остаток будет состоять из алюминия, серного ангидрида (Al2(SO4)3) и воды (H2O).

Массовая доля алюминия (Al) в растворе:

\[\text{Массовая доля Al} = \frac{\text{масса Al}}{\text{масса сухого остатка}} \cdot 100\%\]

Масса алюминия равна 5,4 г.

Масса сухого остатка можно определить, зная массу алюминия, массу серного ангидрида и массу воды, образующейся в результате реакции. Общая масса сухого остатка будет равна сумме масс алюминия, серного ангидрида и воды.

Масса серного ангидрида (Al2(SO4)3) равна суммарной массе алюминия (Al2) и серной кислоты (H2SO4) в уравнении реакции.

Масса серного ангидрида (Al2(SO4)3) = 2 \(\cdot\) (масса алюминия) + 3 \(\cdot\) (масса серной кислоты)

Масса воды (H2O), образующейся в результате реакции, равна массе серной кислоты (H2SO4) в уравнении реакции.

Таким образом, масса сухого остатка раствора будет равна:

Масса сухого остатка = масса алюминия + масса серного ангидрида + масса воды.

После вычисления массы сухого остатка можно рассчитать массовые доли каждого компонента:

Массовая доля алюминия (Al) = \(\frac{\text{масса алюминия}}{\text{масса сухого остатка}}\) \(\cdot\) 100%

Массовая доля серного ангидрида (Al2(SO4)3) = \(\frac{\text{масса серного ангидрида}}{\text{масса сухого остатка}}\) \(\cdot\) 100%

Массовая доля воды (H2O) = \(\frac{\text{масса воды}}{\text{масса сухого остатка}}\) \(\cdot\) 100%