Номер 3, страница 37 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

Масса алюминия: $m_{\text{Al}} = 21.6 \, \text{г}$

Объем хлора (н.у.): $V_{\text{Cl}_2} = 30 \, \text{дм}^3$

Перевод данных в систему СИ (или стандартные химические единицы):

Масса алюминия: $m_{\text{Al}} = 21.6 \, \text{г}$

Объем хлора: $V_{\text{Cl}_2} = 30 \, \text{л}$ (при нормальных условиях, н.у.)

Молярная масса алюминия: $M_{\text{Al}} = 27 \, \text{г/моль}$

Молярная масса хлора: $M_{\text{Cl}_2} = 2 \times 35.5 = 71 \, \text{г/моль}$

Молярная масса хлорида алюминия: $M_{\text{AlCl}_3} = 27 + 3 \times 35.5 = 27 + 106.5 = 133.5 \, \text{г/моль}$

Молярный объем газа при нормальных условиях: $V_{\text{m}} = 22.4 \, \text{л/моль}$

Найти:

Масса хлорида алюминия: $m_{\text{AlCl}_3} \, \text{(г)}$

Решение:

1. Напишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с хлором и уравняем его:

$2\text{Al} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{AlCl}_3$

2. Рассчитаем количество вещества каждого из исходных реагентов:

Количество вещества алюминия:

$n_{\text{Al}} = \frac{m_{\text{Al}}}{M_{\text{Al}}} = \frac{21.6 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} = 0.8 \, \text{моль}$

Количество вещества хлора (при нормальных условиях):

$n_{\text{Cl}_2} = \frac{V_{\text{Cl}_2}}{V_{\text{m}}} = \frac{30 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 1.339 \, \text{моль}$

3. Определим лимитирующий реагент. По уравнению реакции, 2 моль Al реагируют с 3 моль Cl$_2$. Найдем, сколько моль Cl$_2$ требуется для реакции с имеющимся количеством Al:

Из стехиометрических коэффициентов: $\frac{n_{\text{Al}}}{2} = \frac{n_{\text{Cl}_2, \text{требуемое}}}{3}$

Отсюда, $n_{\text{Cl}_2, \text{требуемое}} = \frac{3}{2} \times n_{\text{Al}} = \frac{3}{2} \times 0.8 \, \text{моль} = 1.2 \, \text{моль}$

Сравним требуемое количество хлора с имеющимся в наличии:

$1.2 \, \text{моль} < 1.339 \, \text{моль}$

Это означает, что хлор находится в избытке, а алюминий является лимитирующим реагентом. Все дальнейшие расчеты по продукту будут производиться по алюминию.

4. Рассчитаем количество вещества хлорида алюминия, образовавшегося в результате реакции, исходя из лимитирующего реагента (алюминия).

По уравнению реакции, 2 моль Al образуют 2 моль AlCl$_3$. Следовательно, количество образовавшегося AlCl$_3$ равно количеству прореагировавшего Al:

$n_{\text{AlCl}_3} = n_{\text{Al}} = 0.8 \, \text{моль}$

5. Рассчитаем массу образовавшегося хлорида алюминия:

$m_{\text{AlCl}_3} = n_{\text{AlCl}_3} \times M_{\text{AlCl}_3} = 0.8 \, \text{моль} \times 133.5 \, \text{г/моль} = 106.8 \, \text{г}$

Ответ:

Масса хлорида алюминия составляет $106.8 \, \text{г}$.