Для решения этой задачи нам нужно сначала понять, что происходит в реакции между серной кислотой и оксидом алюминия. Реакция между серной кислотой (H2SO4) и оксидом алюминия (Al2O3) приводит к образованию сульфата алюминия и воды. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

2 Al2O3 + 3 H2SO4 → 2 Al2(SO4)3 + 3 H2O

Теперь давайте разберем, сколько серной кислоты содержится в нашем 10%-ом растворе:

1. В 200 г 10%-ного раствора серной кислоты содержится 10% H2SO4. Это означает, что:
2. Масса H2SO4 = 200 г * 10% = 20 г

Теперь мы знаем, что в растворе содержится 20 г серной кислоты. Далее нам нужно выяснить, сколько оксида алюминия реагирует с этой кислотой.

Из уравнения реакции видно, что на 3 моля серной кислоты (H2SO4) требуется 1 моль оксида алюминия (Al2O3). Сначала найдем молекулярные массы веществ:

• Молярная масса H2SO4 = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль
• Молярная масса Al2O3 = 2*27 + 3*16 = 102 г/моль

Теперь найдем, сколько моль серной кислоты у нас есть:

1. Количество H2SO4 = 20 г / 98 г/моль ≈ 0.204 моль

Теперь найдем, сколько моль оксида алюминия нужно для реакции с 0.204 моль H2SO4. По уравнению реакции:

1. На 3 моль H2SO4 требуется 1 моль Al2O3. Значит:
2. Количество Al2O3 = 0.204 моль H2SO4 * (1 моль Al2O3 / 3 моль H2SO4) ≈ 0.068 моль

Теперь найдем массу оксида алюминия, необходимую для реакции:

1. Масса Al2O3 = 0.068 моль * 102 г/моль ≈ 6.936 г

У нас есть 40 г оксида алюминия, что больше, чем нужно для реакции. Это означает, что серная кислота является лимитирующим реагентом.

Теперь, зная, что на 3 моль H2SO4 образуется 3 моль воды, мы можем найти, сколько воды образуется:

1. Количество H2O = 0.204 моль H2SO4 * (3 моль H2O / 3 моль H2SO4) = 0.204 моль H2O

Теперь найдем массу воды:

1. Молярная масса H2O = 2*1 + 16 = 18 г/моль
2. Масса H2O = 0.204 моль * 18 г/моль ≈ 3.672 г

Таким образом, в результате реакции образуется примерно 3.672 г воды.