4. Вычислить массу раствора 20%-й серной кислоты, израсходованной на получение 560 мл водорода (н.у.) при ее взаимодействии с избытком алюминия. (Ответ: 12,25 г раствора серной кислоты.)

4. Расчет массы раствора серной кислоты:

Дано:

• Объем водорода (V(H₂)) = 560 мл = 0,560 л (при н.у.).
• Массовая доля H₂SO₄ в растворе = 20%.
• Алюминий (Al) — в избытке.

Найти:

• Массу раствора H₂SO₄.

Решение:

1. Найдем объем водорода в молях:

   При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно,

   \[ n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0,560 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,025 \text{ моль} \]

2. Запишем уравнение реакции алюминия с серной кислотой:

   \[ 2Al + 3H_2SO_4 → Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 ↑ \]

3. Найдем количество моль серной кислоты, прореагировавшей с водородом:

   Согласно уравнению реакции, из 3 моль H₂SO₄ получается 3 моль H₂. Значит, количество моль H₂SO₄ равно количеству моль H₂:

   \[ n(H_2SO_4) = n(H_2) = 0,025 \text{ моль} \]

4. Найдем массу чистой серной кислоты:

   Молярная масса H₂SO₄ = 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 г/моль.

   \[ m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) × M(H_2SO_4) = 0,025 \text{ моль} × 98 \text{ г/моль} = 2,45 \text{ г} \]

5. Найдем массу раствора серной кислоты:

   Массовая доля вещества равна (масса вещества / масса раствора) × 100%. Отсюда:

   \[ m_{раствора} = \frac{m(H_2SO_4) × 100\%}{20\%} = \frac{2,45 \text{ г} × 100}{20} = 12,25 \text{ г} \]

Ответ: 12,25 г