Номер 74, страница 21 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

74. При взаимодействии алюминия с кислородом от атомов алюминия к атомам кислорода перешло $2.86 \cdot 10^{23}$ электронов. Рассчитайте массу образовавшегося продукта реакции.

Дано:

Число перешедших электронов $N(e^-) = 2.86 \cdot 10^{23}$

Постоянная Авогадро $N_A = 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Найти:

$m(\text{продукта}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с кислородом. Продуктом этой реакции является оксид алюминия ($Al_2O_3$):

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

2. В данной реакции происходит перенос электронов. Алюминий, как металл, отдает электроны (окисляется), а кислород, как неметалл, принимает электроны (восстанавливается). Определим, сколько электронов переносится при образовании одной формульной единицы продукта ($Al_2O_3$).

Схемы полуреакций:

Окисление: $Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$

Восстановление: $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

В молекуле оксида алюминия $Al_2O_3$ два атома алюминия имеют степень окисления +3 и три атома кислорода имеют степень окисления -2. Это означает, что для образования одной молекулы $Al_2O_3$ два атома алюминия должны в сумме отдать $2 \cdot 3 = 6$ электронов. Эти 6 электронов принимают три атома кислорода ($3 \cdot 2 = 6$ электронов).

Таким образом, на образование 1 моль $Al_2O_3$ затрачивается 6 моль электронов.

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) перешедших электронов, используя число Авогадро:

$n(e^-) = \frac{N(e^-)}{N_A} = \frac{2.86 \cdot 10^{23}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 0.475 \text{ моль}$

4. Теперь мы можем найти количество вещества (в молях) образовавшегося оксида алюминия, зная, что на 1 моль продукта приходится 6 моль электронов:

$n(Al_2O_3) = \frac{n(e^-)}{6} = \frac{0.475 \text{ моль}}{6} \approx 0.07917 \text{ моль}$

5. Рассчитаем молярную массу оксида алюминия ($Al_2O_3$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы (Ar(Al) ≈ 27, Ar(O) ≈ 16):

$M(Al_2O_3) = 2 \cdot M(Al) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 27 \text{ г/моль} + 3 \cdot 16 \text{ г/моль} = 54 + 48 = 102 \text{ г/моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу образовавшегося продукта реакции:

$m(Al_2O_3) = n(Al_2O_3) \cdot M(Al_2O_3) \approx 0.07917 \text{ моль} \cdot 102 \text{ г/моль} \approx 8.08 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося продукта реакции составляет 8,08 г.