Задание №22 — Расчёты

Решение.

1. Запишем уравнение химической реакции между алюминием и соляной кислотой. В результате образуется хлорид алюминия и выделяется газ водород:
$2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2} \uparrow$

2. Вычислим количество вещества (в молях) выделившегося водорода $H_{2}$. Для этого воспользуемся формулой для газов при нормальных условиях (н.у.):
$n(H_{2}) = \frac{V(H_{2})}{V_{m}}$, где $V_{m} = 22,4$ л/моль.
$n(H_{2}) = \frac{13,44 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,6 \text{ моль}$.

3. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшейся соли — хлорида алюминия $AlCl_{3}$.
Согласно коэффициентам в уравнении, из $2$ моль $Al$ получается $2$ моль $AlCl_{3}$ и $3$ моль $H_{2}$.
Следовательно, соотношение количеств веществ соли и водорода равно:
$\frac{n(AlCl_{3})}{n(H_{2})} = \frac{2}{3}$
Отсюда находим $n(AlCl_{3})$:
$n(AlCl_{3}) = \frac{2}{3} \cdot n(H_{2}) = \frac{2}{3} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$.

4. Рассчитаем молярную массу хлорида алюминия $AlCl_{3}$:
$M(AlCl_{3}) = 27 + 3 \cdot 35,5 = 27 + 106,5 = 133,5 \text{ г/моль}$.

5. Вычислим массу полученной соли:
$m(AlCl_{3}) = n(AlCl_{3}) \cdot M(AlCl_{3})$
$m(AlCl_{3}) = 0,4 \text{ моль} \cdot 133,5 \text{ г/моль} = 53,4 \text{ г}$.

6. Определим массовую долю соли в полученном растворе. По условию масса раствора составляет $400 \text{ г}$.
Формула массовой доли: $\omega = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$
$\omega(AlCl_{3}) = \frac{53,4 \text{ г}}{400 \text{ г}} \cdot 100\% = 13,35\%$.

Ответ: 13,35%

Источник: ФИПИ