Какой объем газа, образовавшегося при реакции 3 г алюминия с 423.7 г воды, приведенный к нормальным условиям

Суть вопроса: Реакция алюминия с водой

Объяснение:
Реакция алюминия (Al) с водой (H2O) приводит к образованию алюминия гидроксида (Al(OH)3) и выделению водорода (H2) в газообразном состоянии. Для решения данной задачи, мы можем использовать закон сохранения массы.

1. Сначала найдем количество вещества алюминия (nAl) и воды (nH2O) с помощью формулы:
n = масса / молярная масса

Молярная масса алюминия (Al) - 27 г/моль,
Молярная масса воды (H2O) - 18 г/моль.

nAl = 3 г / 27 г/моль = 0.111 моль
nH2O = 423.7 г / 18 г/моль = 23.54 моль

2. Согласно уравнению реакции, на каждый моль алюминия образуется 3 моля водорода.

Таким образом, количество вещества водорода (nH2) равно:
nH2 = 0.111 моль * 3 = 0.333 моль

3. Чтобы найти объем газа в нормальных условиях, применим идеальный газовый закон:
V = n * R * T / P, где
V - объем газа,
n - количество вещества газа,
R - универсальная газовая постоянная,
T - температура в Кельвинах,
P - давление в Паскалях.

При нормальных условиях температура составляет 273.15 К, а давление - 101325 Па.

4. Вставим все значения в формулу и вычислим объем газа:
V = 0.333 моль * 8.314 J/(моль*К) * 273.15 К / 101325 Па ≈ 0.0071 м^3

5. Чтобы округлить результат до одного знака после запятой, получаем: 0.007 м^3.

Пример:
Задача: Какой объем газа, образовавшегося при реакции 5 г алюминия с 895 г воды, приведенный к нормальным условиям, округленный до одного знака после запятой?

Совет: Чтобы лучше понять зачем нужен каждый шаг решения задачи, полезно вспомнить идеальный газовый закон и закон сохранения массы. Также важно учитывать значения молярных масс веществ и правильно подставлять их в формулы.

Задача для проверки:
Задача: Какой объем газа будет выделен при реакции 2 гидрохлоровой кислоты (HCl) с избытком цинка (Zn), если масса газовой смеси составила 8 г, приведенная к нормальным условиям? Ответ округлите до одного знака после запятой. (Молярная масса HCl - 36.5 г/моль, молярная масса Zn - 65.4 г/моль)

Тема урока: Расчет объема газа, образовавшегося при реакции алюминия с водой

Объяснение:
Данная задача относится к химии и требует расчета объема газа, образовавшегося при реакции алюминия с водой. Для решения этой задачи необходимо знать соотношение между массой вещества и его объемом при стандартных условиях (нормальные условия). Объем газа можно рассчитать по формуле:

V = (m/M) * (RT/P)

где V - объем газа, m - масса алюминия (в граммах) или воды, M - молярная масса алюминия или воды, R - универсальная газовая постоянная (0.0821 L·атм/моль·К), T - температура (в Кельвинах), P - давление (в атмосферах).

В данной задаче мы должны найти объем газа, образовавшегося при реакции 3 г алюминия с 423.7 г воды. Коэффициенты перед приведенной массой алюминия и воды указывают на их мольные соотношения в реакции.

Для решения задачи необходимо выполнить следующие шаги:
1. Рассчитать количество вещества алюминия и воды в молях, используя их молярные массы.
2. Определить, какое вещество является ограничивающим реактивом.
3. Используя соотношение между мольными количествами реагентов и продуктов реакции, рассчитать количество образовавшегося газа.
4. Привести объем газа к нормальным условиям, используя соотношение между давлением и объемом при стандартных условиях.

Пример:
Дано:
Масса алюминия (Al) = 3 г
Масса воды (H2O) = 423.7 г

Решение:
1. Рассчитаем количество вещества алюминия и воды в молях:
Молярная масса алюминия (M(Al)) = 26.98 г/моль
Молярная масса воды (M(H2O)) = 18.02 г/моль

Моль алюминия (n(Al)) = масса алюминия (m(Al)) / Молярная масса алюминия (M(Al))
= 3 г / 26.98 г/моль
≈ 0.111 моль

Моль воды (n(H2O)) = масса воды (m(H2O)) / Молярная масса воды (M(H2O))
= 423.7 г / 18.02 г/моль
≈ 23.51 моль

2. Определим ограничивающий реагент. Найдем соотношение между алюминием и водой в уравнении реакции:

2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

На один моль алюминия требуется 6 моль воды.
Молярное отношение алюминия к воде = n(Al) / n(H2O)
= 0.111 / 23.51
≈ 0.005

Таким образом, алюминий ограничивает реакцию.

3. Рассчитаем количество образовавшегося газа. Соотношение газа к алюминию в уравнении реакции:

2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

На каждые 2 моля алюминия образуется 3 моля газа.
Количество образовавшегося газа = (n(Al) * 3) / 2
= (0.111 * 3) / 2
≈ 0.166 моль

4. Приведем объем газа к нормальным условиям. Из уравнения состояния газа PV = nRT и известного давления (P) и температуры (T) в нормальных условиях, найдем объем (V).

P = 1 атм, T = 273 K

V = (n * R * T) / P
= (0.166 * 0.0821 * 273) / 1
≈ 3.823 л

Ответ: Объем газа, образовавшегося при реакции 3 г алюминия с 423.7 г воды, приведенный к нормальным условиям и округленный до одного знака после запятой, составляет 3.8 л.

Совет: При решении подобных задач важно тщательно следить за правильностью расчетов и использовать соответствующие значения массы и молярной массы вещества. Также обратите внимание на правильное определение ограничивающего реагента для правильного расчета количества образовавшихся веществ.

Задача для проверки:
Рассчитайте объем газа, образовавшегося при реакции 5 г серы с избытком кислорода, приведенный к нормальным условиям. Молярная масса серы (S) = 32.06 г/моль, а молярная масса кислорода (O2) = 32.00 г/моль. Для данной реакции считайте, что все серы полностью реагируют. (Ответ округлите до одного знака после запятой.)