Какова масса оксида алюминия и концентрированного раствора серной кислоты с массовой долей H2SO4 равной 87%, необходимые для получения сульфата алюминия массой 3,70 кг?

Химия 11 класс Реакции обмена и стехиометрия масса оксида алюминия сульфат алюминия серная кислота раствор H2SO4 массовая доля H2SO4 химические реакции расчет массы химия 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно сначала записать уравнение реакции между оксидом алюминия (Al2O3) и серной кислотой (H2SO4), а затем рассчитать необходимые массы реагентов для получения сульфата алюминия (Al2(SO4)3).

Шаг 1: Запишем уравнение реакции.

Реакция между оксидом алюминия и серной кислотой выглядит следующим образом:

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

Шаг 2: Найдем молекулярные массы веществ.

• Молекулярная масса Al2(SO4)3:
  • Al: 27 г/моль (2 алюминия) = 54 г/моль
  • S: 32 г/моль (3 серы) = 96 г/моль
  • O: 16 г/моль (12 кислорода) = 192 г/моль
  • Итого: 54 + 96 + 192 = 342 г/моль
• Молекулярная масса Al2O3:
  • Al: 27 г/моль (2 алюминия) = 54 г/моль
  • O: 16 г/моль (3 кислорода) = 48 г/моль
  • Итого: 54 + 48 = 102 г/моль
• Молекулярная масса H2SO4:
  • H: 1 г/моль (2 водорода) = 2 г/моль
  • S: 32 г/моль = 32 г/моль
  • O: 16 г/моль (4 кислорода) = 64 г/моль
  • Итого: 2 + 32 + 64 = 98 г/моль

Шаг 3: Рассчитаем количество вещества сульфата алюминия.

Масса сульфата алюминия: 3,70 кг = 3700 г.

Количество вещества Al2(SO4)3 (в молях) = масса / молекулярная масса = 3700 г / 342 г/моль ≈ 10,81 моль.

Шаг 4: Найдем количество оксида алюминия и серной кислоты, необходимое для реакции.

Согласно уравнению реакции, на 1 моль Al2(SO4)3 нужно 1 моль Al2O3 и 3 моль H2SO4.

• Необходимое количество Al2O3: 10,81 моль (так как 1:1).
• Необходимое количество H2SO4: 10,81 моль * 3 = 32,43 моль.

Шаг 5: Рассчитаем массу оксида алюминия.

Масса Al2O3 = количество вещества * молекулярная масса = 10,81 моль * 102 г/моль ≈ 1100,82 г.

Шаг 6: Рассчитаем массу серной кислоты.

Масса H2SO4 = количество вещества * молекулярная масса = 32,43 моль * 98 г/моль ≈ 3188,14 г.

Шаг 7: Учитываем массовую долю серной кислоты в растворе.

Мы знаем, что в растворе серной кислоты массовая доля H2SO4 равна 87%. Это значит, что 87% массы раствора составляет H2SO4.

Обозначим массу раствора как m. Тогда:

0,87m = 3188,14 г.

m = 3188,14 г / 0,87 ≈ 3664,04 г.

Итак, в итоге мы получили:

• Масса оксида алюминия (Al2O3) ≈ 1100,82 г.
• Масса концентрированного раствора серной кислоты ≈ 3664,04 г.