Вопрос школьника
25 г сплава магния с алюминием обработали избытком раствора гидроксида натрия. Вычислите объем выделившегося водорода (н. у.), если массовая доля алюминия в сплаве 43,2%
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать химическую реакцию между сплавом магния с алюминием и гидроксидом натрия:
Mg2Al + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2↑
Из уравнения видно, что при реакции выделяется водород. Для вычисления объема выделившегося водорода необходимо знать количество моль вещества магния с алюминием, которое было использовано в реакции.
Для этого необходимо вычислить массу сплава магния с алюминием, используя массовую долю алюминия в сплаве:
m(сплава) = 25 г
m(алюминия) = 43,2% * m(сплава) = 10,8 г
m(магния) = m(сплава) — m(алюминия) = 14,2 г
Далее необходимо вычислить количество моль магния с алюминием:
n(Mg2Al) = m(Mg2Al) / M(Mg2Al)
M(Mg2Al) = 2 * M(Mg) + M(Al) = 2 * 24,3 г/моль + 26,98 г/моль = 75,56 г/моль
n(Mg2Al) = 14,2 г / 75,56 г/моль = 0,188 моль
Из уравнения реакции видно, что на каждый моль сплава магния с алюминием выделяется 1 моль водорода. Следовательно, количество выделившегося водорода равно количеству моль сплава магния с алюминием:
n(H2) = n(Mg2Al) = 0,188 моль
Для вычисления объема выделившегося водорода необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
V(H2) = n(H2) * RT / P
где R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, P — давление в Паскалях.
Для нормальных условий (н. у.) температура равна 273,15 К, давление равно 101325 Па. Подставляя значения, получаем:
V(H2) = 0,188 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К / 101325 Па = 0,0049 м3
Ответ: объем выделившегося водорода (н. у.) равен 0,0049 м3.
