Краткое пояснение: Для решения задачи необходимо рассчитать массу гидроксида натрия, образовавшегося в результате электролиза раствора хлорида натрия, а затем определить массу алюминия, которая может прореагировать с этим количеством гидроксида натрия.
Пошаговое решение:
- Сначала найдем массу раствора хлорида натрия: масса раствора = объем раствора * плотность раствора.
- Масса раствора = 284 см³ * 1,03 г/см³ = 292,52 г.
- Теперь найдем массу хлорида натрия в растворе: масса хлорида натрия = масса раствора * процентное содержание хлорида натрия.
- Масса хлорида натрия = 292,52 г * 0,04 = 11,7 г.
- Во время электролиза раствора хлорида натрия образуется гидроксид натрия (NaOH), водород (H₂) и хлор (Cl₂). Уравнение электролиза: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂.
- На основании уравнения реакции электролиза, количество вещества NaOH равно количеству вещества NaCl. Следовательно, масса NaOH, образовавшегося в результате электролиза, также будет пропорциональна массе NaCl.
- Определим количество вещества NaCl: n(NaCl) = масса / молярная масса = 11,7 г / 58,5 г/моль = 0,2 моль.
- Следовательно, n(NaOH) = 0,2 моль.
- Рассчитаем массу NaOH: m(NaOH) = n(NaOH) * M(NaOH) = 0,2 моль * 40 г/моль = 8 г.
- Алюминий реагирует с гидроксидом натрия с образованием тетрагидроксоалюмината натрия и водорода: 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂.
- Из уравнения видно, что 2 моль алюминия реагируют с 2 моль гидроксида натрия. То есть n(Al) = n(NaOH) = 0,2 моль.
- Рассчитаем массу алюминия: m(Al) = n(Al) * M(Al) = 0,1 моль * 27 г/моль = 2,7 г.
Ответ: 2,7 г