Номер 260, страница 58 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

260. Над нагретым порошком алюминия массой 7,88 г пропустили газообразный хлор объёмом (н. у.) 8,77 $дм^3$. Рассчитайте массу образовавшейся соли.

Дано:

Масса алюминия: $m(\text{Al}) = 7,88 \text{ г}$

Объём хлора (н. у.): $V(\text{Cl}_2) = 8,77 \text{ дм}^3$

Перевод в СИ:

$m(\text{Al}) = 0,00788 \text{ кг}$

$V(\text{Cl}_2) = 8,77 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Примечание: Для удобства расчетов в химии принято использовать граммы (г) и кубические дециметры (дм³), которые равны литрам (л).

Найти:

Массу образовавшейся соли (хлорида алюминия): $m(\text{AlCl}_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с хлором. Алюминий в соединениях с хлором проявляет степень окисления +3. Образуется соль — хлорид алюминия. Уравняем реакцию:

$2\text{Al} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{AlCl}_3$

2. Рассчитаем молярные массы алюминия и хлорида алюминия. Молярный объём любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $22,4 \text{ дм}^3\text{/моль}$.

Молярная масса алюминия: $M(\text{Al}) = 27 \text{ г/моль}$

Молярная масса хлорида алюминия: $M(\text{AlCl}_3) = M(\text{Al}) + 3 \cdot M(\text{Cl}) = 27 + 3 \cdot 35,5 = 133,5 \text{ г/моль}$

Молярный объём газа при н. у.: $V_m = 22,4 \text{ дм}^3\text{/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов, чтобы определить, который из них находится в недостатке.

Количество вещества алюминия: $n(\text{Al}) = \frac{m(\text{Al})}{M(\text{Al})} = \frac{7,88 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} \approx 0,2919 \text{ моль}$

Количество вещества хлора: $n(\text{Cl}_2) = \frac{V(\text{Cl}_2)}{V_m} = \frac{8,77 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3\text{/моль}} \approx 0,3915 \text{ моль}$

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, на 2 моль алюминия требуется 3 моль хлора. Проверим, сколько хлора потребовалось бы для реакции со всем имеющимся алюминием:

$n_{\text{теор}}(\text{Cl}_2) = n(\text{Al}) \cdot \frac{3}{2} = 0,2919 \text{ моль} \cdot \frac{3}{2} \approx 0,4378 \text{ моль}$

Поскольку у нас есть только $0,3915 \text{ моль}$ хлора, что меньше требуемого количества ($0,3915 < 0,4378$), хлор ($Cl_2$) находится в недостатке. Расчет массы продукта ведется по лимитирующему реагенту, то есть по хлору.

5. Рассчитаем количество вещества образовавшегося хлорида алюминия ($AlCl_3$). По уравнению реакции, из 3 моль $Cl_2$ образуется 2 моль $AlCl_3$.

$n(\text{AlCl}_3) = n(\text{Cl}_2) \cdot \frac{2}{3} = 0,3915 \text{ моль} \cdot \frac{2}{3} \approx 0,2610 \text{ моль}$

6. Найдем массу образовавшегося хлорида алюминия:

$m(\text{AlCl}_3) = n(\text{AlCl}_3) \cdot M(\text{AlCl}_3) = 0,2610 \text{ моль} \cdot 133,5 \text{ г/моль} \approx 34,84 \text{ г}$

7. Округлим полученное значение в соответствии с точностью исходных данных (3 значащие цифры).

Ответ: масса образовавшейся соли составляет 34,8 г.