Какова масса нитрида, полученного при реакции 8,1 г алюминия с 8,6 л аммиака при 1000 градусах Цельсия?

Для решения данной задачи нам необходимо использовать знания об химических реакциях и стехиометрии. Давайте разберемся пошагово.

1. Начнем с уравнения реакции. Реакция между алюминием и аммиаком приводит к образованию нитрида алюминия (AlN):

\[ 2Al + 6NH_3 \rightarrow 2AlN + 3H_2 \]

2. Теперь мы должны определить молярность аммиака (NH3). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где P - давление (в паскалях), V - объем газа (в кубических метрах), n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная (около 8,314 Дж/(моль·К)), T - температура (в кельвинах).

Выразим количество вещества (n) из уравнения, зная давление (P), объем газа (V) и температуру (T):

\[ n = \frac{{PV}}{{RT}} \]

3. Теперь найдем количество аммиака, заданное в литрах, и переведем его в моли, зная, что 1 моль газа занимает примерно 22,4 литра при нормальных условиях:

\[ n_{NH_3} = \frac{{V_{NH_3}}}{{22,4}} \]

4. Найдем массу алюминия (Al), используя его молярную массу (26,98 г/моль) и заданную массу (8,1 г):

\[ m_{Al} = \frac{{m_{Al}}}{{M_{Al}}} \]

5. Теперь мы можем использовать соотношение между алюминием (Al) и нитридом алюминия (AlN) из уравнения реакции, чтобы найти количество вещества алюминия и нитрида алюминия:

\[ n_{Al} = \frac{{m_{Al}}}{{M_{Al}}} \]
\[ n_{AlN} = \frac{{n_{AlN}}}{{2}} \]

6. Наконец, используя количество вещества аммиака и алюминия, определим количество вещества нитрида алюминия (AlN), с учетом их соотношения в уравнении реакции:

\[ n_{AlN} = \frac{{n_{Al}}}{{2}} \]

7. Найдем массу нитрида алюминия, используя его молярную массу (40,99 г/моль):

\[ m_{AlN} = n_{AlN} \times M_{AlN} \]

Решим задачу:

1. Выразим количество вещества аммиака в молях:

\[ n_{NH_3} = \frac{{V_{NH_3}}}{{22,4}} = \frac{{8,6}}{{22,4}} \]

2. Найдем массу алюминия:

\[ m_{Al} = \frac{{m_{Al}}}{{M_{Al}}} = \frac{{8,1}}{{26,98}} \]

3. Определим количество вещества алюминия и нитрида алюминия:

\[ n_{Al} = \frac{{m_{Al}}}{{M_{Al}}} = \frac{{8,1}}{{26,98}} \]
\[ n_{AlN} = \frac{{n_{Al}}}{{2}} \]

4. Найдем количество вещества нитрида алюминия:

\[ n_{AlN} = \frac{{n_{Al}}}{{2}} = \frac{{8,1}}{{26,98 \times 2}} \]

5. Наконец, найдем массу нитрида алюминия:

\[ m_{AlN} = n_{AlN} \times M_{AlN} = \frac{{8,1}}{{26,98 \times 2}} \times 40,99 \]

Подставим известные значения и решим уравнение:

\[ m_{AlN} = \frac{{8,1}}{{26,98 \times 2}} \times 40,99 \approx 6,05 \ г \]

Таким образом, масса нитрида алюминия, полученного при реакции 8,1 г алюминия с 8,6 л аммиака при 1000 градусах Цельсия, составляет около 6,05 г.