Какой объем водорода и хлора требуется для приготовления 0,5 л раствора соляной кислоты с концентрацией 2 моля на литр?

Для решения данной задачи, нам необходимо учесть химическое уравнение реакции между алюминием (Al) и соляной кислотой (HCl):

\[2 Al + 6 HCl \rightarrow 2 AlCl_3 + 3 H_2\]

Из уравнения можно заметить, что на каждые 2 моля алюминия требуется 6 молей соляной кислоты для полного реагирования. Поэтому нам необходимо сначала найти количество молей соляной кислоты, требуемое для приготовления 0,5 литра раствора.

Используем формулу для расчёта количества вещества:

\[n = c \cdot V\]

где \(n\) - количество молей вещества, \(c\) - концентрация раствора (моль на литр), \(V\) - объем раствора в литрах.

В нашем случае, концентрация соляной кислоты составляет 2 моля на литр, а объем раствора равен 0,5 литра:

\[n_{\text{HCl}} = 2 \, \frac{\text{моль}}{\text{л}} \cdot 0,5 \, \text{л} = 1 \, \text{моль}\]

Получили, что для приготовления 0,5 литра раствора соляной кислоты с концентрацией 2 моля на литр, нам понадобится 1 моль соляной кислоты.

Теперь мы можем использовать соотношение из уравнения реакции, чтобы найти количество молей водорода и хлора:

На каждые 6 молей соляной кислоты образуется 3 моля водорода. Так как у нас 1 моль соляной кислоты, то количество молей водорода будет:

\[n_{\text{H}_2} = 3 \, \frac{\text{моль H}_2}{\text{моль HCl}} \cdot 1 \, \text{моль HCl} = 3 \, \text{моля H}_2\]

Аналогично, на каждые 6 молей соляной кислоты образуется 2 моля хлора. Так как у нас 1 моль соляной кислоты, то количество молей хлора будет:

\[n_{\text{Cl}_2} = 2 \, \frac{\text{моль Cl}_2}{\text{моль HCl}} \cdot 1 \, \text{моль HCl} = 2 \, \text{моля Cl}_2\]

Получили, что для приготовления 0,5 литра раствора соляной кислоты с концентрацией 2 моля на литр, нам понадобится 3 моля водорода и 2 моля хлора.

Теперь перейдем к расчету массы алюминия, которую можно растворить в данной кислоте. Для этого воспользуемся таблицей молекулярных масс элементов и молярной массой соединения AlCl3.

Молярная масса AlCl3 равна 133,34 г/моль. Обратимся к уравнению реакции и заметим, что на каждые 2 моля алюминия образуется 2 моля AlCl3. Таким образом, количество молей AlCl3 будет таким же, как количество молей алюминия.

\[n_{\text{Аl}} = 2 \, \text{моля}\]

Теперь можем вычислить массу алюминия, зная его количество молей и молярную массу:

\[m_{\text{Al}} = n_{\text{Al}} \cdot M_{\text{Al}}\]

\[m_{\text{Al}} = 2 \, \text{моля} \cdot 26,98 \, \text{г/моль} = 53,96 \, \text{г}\]

Таким образом, для приготовления 0,5 литра раствора соляной кислоты с концентрацией 2 моля на литр, нам потребуется 3 моля водорода и 2 моля хлора. А масса алюминия, которую можно растворить в данной кислоте, составляет 53,96 грамма.