Дано: m(Al с прим.)=18 г, V(H2)=21,4 л
Найти: ω(прим.)-?
Решение
1 способ
1. Вычисляем количество вещества водорода объёмом 21,4 л по формуле: n=V/VM, где VM ― молярный объём.
n(H2)=V(Н2)/VM=21,4 л : 22,4 л/моль=0,955 моль
2. Составим химическое уравнение:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
По уравнению реакции n(Al)/2=n(H2)/3, поэтому:
n(Al)=2•n(Al):3=2•0,955 моль:3=0,64 моль
3. Вычисляем массу чистого алюминия количеством вещества 0,64 моль по формуле: m=n•M, где M ― молярная масса.
M(Al)=27 г/моль
m(Al)=n(Al)•M(Al)=0,64 моль • 27=17,2 г
4. Вычисляем массовую долю чистого алюминия:
ω(Al)=(m(Al)/m(Al с прим.))•100%=(17,2 г : 18 г )•100%=95,5%
5. Вычисляем массовую долю примесей в техническом алюминие:
ω(прим.)=ω(Al с прим.)-ω(Al)=100%-95,5%=4,5%
2 способ
1. Составим химическое уравнение:
х г 21,4 л
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
54 г 67,2 л
Над формулами соединений Al и H2 записываем неизвестную массу алюминия (х г) и заданный в условии задачи объём водорода (21,4 л), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 моль газа занимает объём 22,4 л, а 3 моль будут занимать в три раза больше объём, то есть 67,2 л.
M(Al)=27 г/моль, масса 1 моль=27 г, а масса 2 моль=54 г
х=m(Al)=21,4 л • 54 г : 67,2 л =17,2 г
2. Вычисляем массу примесей в техническом алюминие:
m(прим.)=m(Al с прим.)-m(Al)=18 г - 17,2 г=0,8 г
3. Вычисляем массовую долю примесей:
ω(прим.)=(m(прим.)/m(Al с прим.))•100%=(0,8 г : 18 г )•100%=4,5%
Ответ: ω(прим.)=4,5%