Химия

8 класс
Вопрос
При реакции соляной кислоты с 1,04 г смеси, состоящей из металлического алюминия и карбида алюминия, получено 0,76 л газа, измеренного при температуре $27^{\circ} C$ и давлении 738 мм рт. ст. Вычислите: а) процентное (по массе) содержание карбида алюминия в смеси; б) плотность полученного газа при указанных температуре и давлении. (Атомные массы при расчетах округлить до целочисленных значений.)
Ответ


При реакции смеси алюминия и его карбида о соляной кислотой образуется смесь водорода и метана

$Al + 3HCl = 1,5H_2 + AlCl_3$.

1 моль алюминия ($A = 27$) выделяет 1,5 моля водорода; если в смеси $x$ молей $Al$ (масса $27x$), то выделяется $1,5x$ молей $H_2$.

$Al_4C_3 + 12HCl = 4AlCl_3 + 3CH_4$.

1 моль карбида алюминия $Al_4C_3$ ($M = 144$) выделяет 3 моля $CH_4$; если в смеси $y$ молей $Al_4C_3$ (масса $144y$), то выделяется $3y$ молей $CH_4$.
Полученные 0,76 л газовой смеси в условиях опыта содержат

$n = \frac{pV}{RT} = \frac {738 \cdot 0,76}{760 \cdot 0,082 \cdot 300} = 0,03$ моля газов.

На основании этих данных можно составить систему алгебраических уравнений

$\left . \begin{cases} 27x + 144y = 1,04 \\ 1,5x + 3y = 0,03 \end{cases} \right | \begin{matrix} ~ \\ \cdot 18 \end{matrix}$

$27x + 144y = 1,04$
$-$
$\underline{27x + 54y = 0,54}$
$90y = 0,50$

отсюда $y = 0,50 : 90 = 0,00556$ моля, или $0,00556 \cdot 144 = 0,80$ г, $Al_4C_3$, что составляет $(NULL,80 : 1,04) \cdot 100 = 77 %$;

$x = 0,02 - 2 \cdot 0,00556 = 0,02 - 0,01112 = 0,00888$ моля, или $0,00888 \cdot 27 = 0,24$ г, $Al$, что составляет $(NULL,24 : 1,04) \cdot 100 = 23$ %.

В газовой смеси содержится $1,5x = 0,00888 \cdot 1,5 = 0,01332$ моля, или $0,01332 \cdot 2 = 0,02664$ г, $H_2$ ($M = 2$) и $3y = 3 \cdot 0,00556 = 0,01668$ моля, или $0,01668 \cdot 16 = 0,2669$ г, $CH_4$ ($M = 16$). Общая масса равна $0,02664 + 0,2669 = 0,2935$ г, что при объеме 0,76 л соответствует плотности $0,2935 : 0,76 = 0,3862$ г/л (при $27^{\circ} C$ и давлении 738 мм рт. ст.).

(Задачу можно решить, выразив количество веществ в граммах и молях, тогда соответствующая система уравнений будет иметь вид

$\begin{cases} x + y = 1,04 \\ \frac{x}{18} + \frac{3y}{144} = 0,03 \end{cases}$,

однако в этом случае при определении плотности газа потребуется дополнительный пересчет.)
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Кристаллическое вещество $A$, отличающееся высокой твердостью — соединение двух элементов, нерастворимое в кислотах, растворяется только в смеси азотной и фтористоводородной кислот при нагревании. При упаривании полученного раствора он полностью испаряется, не оставляя твердых продуктов. При сплавлении вещества А с избытком гидроксида натрия в присутствии кислорода с последующим растворением продуктов в воде получен раствор, при подкислении которого наблюдается одновременно выделение газа и образование осадка. Определите вещество А, если известно, что массовая доля одного из элементов в нем составляет 70%. Напишите уравнения упомянутых реакций.
8 класс Химия Средняя
Сколько образуется оксида цинка при взаимодействии 6,5 г цинка и 11,2 л (н.у.) кислорода?
8 класс Химия Средняя
Какое примерно количество 0,01 н. раствора гидроксида натрия необходимо прибавить к $400 см^3$ соляной кислоты, чтобы кислотность раствора кислоты снизилась с $pH$ 2 до 4?
8 класс Химия Средняя
Одномолярный раствор вещества $X$ постепенно превращается в вещества $Y$ и $Z$ по следующим уравнениям реакций: $X \rightarrow Y$ (1) $Y \rightarrow Z$ (2) Приведите графики зависимости концентрации веществ $X, Y$ и $Z$ от времени. Примите, что скорость образования продукта в каждой реакции прямо пропорциональна концентрации реагента и коэффициенты пропорциональности одинаковы для обеих реакций (т.е. кинетическое уравнение каждой реакции имеет первый порядок и константы скорости реакций равны).
8 класс Химия Средняя
При нормальных условиях 12 л газовой смеси, состоящей из аммиака и оксида углерода (IV), имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов содержит смесь?
8 класс Химия Средняя
Напишите структурную формулу оптически активного углеводорода состава $C_{10}H_{14}$, который при окислении перманганатом калия в кислотной среде дает в качестве одного из продуктов реакции бензойную кислоту. Напишите уравнение реакции. Чему равно мольное соотношение окислителя и восстановителя.
8 класс Химия Средняя
Метан в объеме 44,8 м^3 подвергли частичному сгоранию в соответствующей аппаратуре, используя для этой цели 9096-ный кислород (содержащий 10 % азота). Вычислите суммарное количество и состав исходной газовой смеси, а также состав газовой смеси после реакции, если степень протекания реакции по уравнению $2CH_4 + 3/2 O_2 \rightarrow HC \equiv CH + 3H_2O$ составляет только 8% теоретически возможной; часть метана реагирует с оставшимся кислородом согласно схеме $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2+ 2H_2O$; остальное же количество метана распадается на водород и сажу $CH_4 \rightarrow C + 2H_2$ (объем водяных паров, образующихся после реакций, при расчетах следует исключить и не принимать во внимание).
8 класс Химия Средняя
В результате частичного разложения пероксида водорода в растворе масса раствора уменьшилась на 10% и образовался раствор пероксида водорода с массовой долей 32,5%. Вычислите массовую долю $H_{2}O_{2}$ в исходном растворе и рассчитайте, какая часть пероксида разложилась. Испарением воды пренебречь.
8 класс Химия Средняя
Водород получают, пропуская водяной пар над раскаленными железными стружками. Определите степень превращения воды в водород (т. е. отношение массы воды, превратившейся в водород, к исходной массе воды), если при пропускании над железом 100 л водяного пара при $300^{ \circ } С$ и нормальном давлении его масса уменьшилась на 13,6 г.
8 класс Химия Средняя
В раствор сульфата меди (II) опустили 100 г железных опилок. К окончанию реакции масса металла составила 108 г. Определите массу железа, вступившего в реакцию.
8 класс Химия Средняя