дано:
размер кубика = 1 см × 1 см × 1 см = 1 см³
плотность серной кислоты = 1,02 г/см³
масса твёрдых продуктов = 5,66 г
массовая доля серной кислоты = 2,50 %
найти:
1. массу кубика
2. объём раствора серной кислоты, необходимый для растворения кубика
3. число молекул газа, выделившихся при сжигании кубика
решение:
1. Определим состав сплава:
поскольку на каждый атом магния (Mg) приходится 3 атома алюминия (Al), можно записать:
n(Mg) : n(Al) = 1 : 3.
Обозначим количество атомов магния как x, тогда количество атомов алюминия будет 3x.
Молярная масса Mg = 24,3 г/моль, Al = 27 г/моль.
Масса сплава:
m(spлав) = x * 24,3 + 3x * 27 = x(24,3 + 81) = 105,3x.
Из уравнения реакции с кислородом:
2Mg + 3O2 -> 2MgO
4Al + 3O2 -> 2Al2O3 + 6H2O
Таким образом, масса твёрдых продуктов:
m(твёрдые продукты) = m(MgO) + m(Al2O3).
Для этого нужно найти количество молей Mg и Al в сплаве, который был сожжён.
По данным:
m(твёрдые продукты) = 5,66 г.
2. Подсчитаем массу кубика:
m(spлав) = 5,66 г.
Рассчитаем массу раствора серной кислоты, необходимую для растворения кубика.
Сначала найдем массовую долю серной кислоты:
w = 2,5 % = 0,025.
Пусть V — объём раствора серной кислоты.
Тогда масса серной кислоты в растворе:
m(H2SO4) = w * (ρ * V) = 0,025 * (1,02 g/cm³ * V).
По реакции нейтрализации:
H2SO4 + Mg → MgSO4 + H2 ↑
H2SO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + 3H2 ↑.
Из этих реакций следует, что для полного растворения требуется 1 моль H2SO4 на 1 моль Mg и 2 моль на 2 моль Al.
Теперь рассчитываем, сколько требуется H2SO4 для 1 моль Mg и 3 моль Al.
В общем, для 1 моль Mg и 3 моль Al потребуется 1 моль H2SO4.
При этом образуется 3 моль H2 (газа).
3. Общее количество молекул газа:
Зная, что 1 моль газа содержит 6,022 × 10²³ молекул, вычисляем количество молекул:
число молекул H2 = 3 моль * 6,022 × 10²³ молекул/моль = 18,066 × 10²³ молекул.
ответ:
масса кубика составляет 5,66 г; необходимый объём раствора серной кислоты = 226,72 см³; число молекул газа, выделившегося при сжигании кубика, примерно 1,8066 × 10²⁴ молекул.