Для решения задачи определим, сколько водорода теоретически могло бы образоваться при полном взаимодействии 5,4 г алюминия (Al) с соляной кислотой (HCl), а затем сравним это с фактически полученным объемом водорода (6,384 л).
Шаг 1. Напишем уравнение реакции
Алюминий взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида алюминия и водорода:
[
2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2
]
Из уравнения реакции видно, что:
- Из 2 моль алюминия (Al) образуется 3 моль водорода (H₂).
Шаг 2. Вычислим молярную массу алюминия
Молярная масса алюминия ((M{Al})) равна:
[
M{Al} = 27 \, \text{г/моль}.
]
Шаг 3. Найдем количество вещества алюминия (n(Al))
Масса алюминия дана (m{Al} = 5,4 \, \text{г}). Количество вещества алюминия ((n{Al})) можно найти по формуле:
[
n{Al} = \frac{m{Al}}{M{Al}}
]
Подставляем значения:
[
n{Al} = \frac{5,4}{27} = 0,2 \, \text{моль}.
]
Шаг 4. Найдем теоретическое количество вещества водорода (n(H₂))
По уравнению реакции видно, что на 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода:
[
\text{Если } n{Al} = 2 \, \text{моль, то } n{H2} = 3 \, \text{моль}.
]
Следовательно, на (n{Al} = 0,2 \, \text{моль}) можно ожидать (n_{H2}):
[
n{H_2} = 0,2 \cdot \frac{3}{2} = 0,3 \, \text{моль}.
]
Шаг 5. Найдем теоретический объем водорода
Для идеального газа объем газа при нормальных условиях (н.у.) вычисляется по формуле:
[
V_{H2} = n{H_2} \cdot 22,4 \, \text{л/моль},
]
где (22,4 \, \text{л/моль}) — молярный объем газа при н.у.
Подставляем теоретическое количество вещества водорода ((n_{H2} = 0,3 \, \text{моль})):
[
V{H_2}^{\text{теор}} = 0,3 \cdot 22,4 = 6,72 \, \text{л}.
]
Шаг 6. Определим процент выхода водорода
Фактически полученный объем водорода ((V_{H2}^{\text{факт}})) равен 6,384 л. Процент выхода определяется по формуле:
[
\text{Выход, } \% = \frac{V{H2}^{\text{факт}}}{V{H_2}^{\text{теор}}} \cdot 100\%.
]
Подставляем значения:
[
\text{Выход, } \% = \frac{6,384}{6,72} \cdot 100 \approx 95,0\%.
]
Ответ:
Фактический выход водорода составляет 95,0% от теоретически возможного.