Номер 199, страница 46 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

199. Укажите верные соотношения между химическими количествами веществ, участвующих в реакции оксида алюминия с серной кислотой:

a) $n(\text{Al}_2\text{O}_3) = 3 \cdot n(\text{H}_2\text{SO}_4)$;

б) $n(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{H}_2\text{O})$;

в) $n(\text{H}_2\text{O}) = 3 \cdot n(\text{Al}_2\text{O}_3)$;

г) $n(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = n(\text{Al}_2\text{O}_3)$.

Решение

Для того чтобы определить верные соотношения между химическими количествами веществ, необходимо составить и уравнять уравнение химической реакции оксида алюминия с серной кислотой.

Оксид алюминия ($Al_2O_3$) — это основный оксид, который реагирует с кислотами (в данном случае с серной кислотой $H_2SO_4$) с образованием соли (сульфата алюминия $Al_2(SO_4)_3$) и воды ($H_2O$).

Запишем уравнение реакции:

$Al_2O_3 + H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + H_2O$

Теперь уравняем его, расставив стехиометрические коэффициенты. В правой части уравнения 3 сульфат-иона ($SO_4$), значит, перед серной кислотой в левой части ставим коэффициент 3. В левой части стало 6 атомов водорода, значит, перед водой в правой части ставим коэффициент 3.

Сбалансированное уравнение реакции имеет вид:

$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

Стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции показывают соотношение химических количеств (числа молей, обозначается как $n$) реагирующих веществ и продуктов реакции:

$n(Al_2O_3) : n(H_2SO_4) : n(Al_2(SO_4)_3) : n(H_2O) = 1 : 3 : 1 : 3$

Исходя из этого соотношения, можно записать следующие равенства:

$\frac{n(Al_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2SO_4)}{3} = \frac{n(Al_2(SO_4)_3)}{1} = \frac{n(H_2O)}{3}$

Теперь проанализируем каждое из предложенных соотношений.

а) $n(Al_2O_3) = 3 \cdot n(H_2SO_4)$

Из пропорции $\frac{n(Al_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2SO_4)}{3}$ следует, что $3 \cdot n(Al_2O_3) = n(H_2SO_4)$, или $n(Al_2O_3) = \frac{1}{3} n(H_2SO_4)$. Таким образом, предложенное соотношение неверно.

Ответ: неверно.

б) $n(H_2SO_4) = n(H_2O)$

Из пропорции $\frac{n(H_2SO_4)}{3} = \frac{n(H_2O)}{3}$ следует, что $n(H_2SO_4) = n(H_2O)$. Коэффициенты перед серной кислотой и водой равны, следовательно, их химические количества также равны. Предложенное соотношение верно.

Ответ: верно.

в) $n(H_2O) = 3 \cdot n(Al_2O_3)$

Из пропорции $\frac{n(Al_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2O)}{3}$ следует, что $n(H_2O) = 3 \cdot n(Al_2O_3)$. Это означает, что химическое количество образовавшейся воды в три раза больше химического количества оксида алюминия, вступившего в реакцию. Предложенное соотношение верно.

Ответ: верно.

г) $n(Al_2(SO_4)_3) = n(Al_2O_3)$

Из пропорции $\frac{n(Al_2O_3)}{1} = \frac{n(Al_2(SO_4)_3)}{1}$ следует, что $n(Al_2(SO_4)_3) = n(Al_2O_3)$. Коэффициенты перед оксидом алюминия и сульфатом алюминия равны, следовательно, их химические количества равны. Предложенное соотношение верно.

Ответ: верно.