При обработке избытка алюминия соляной кислотой, масса которой 438 г, выделился водород об (н.у.). Вычислите массовую долю хлороводорода в соляной кислоте.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

2. Найдем количество вещества водорода (при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л):

Пусть объем выделившегося водорода V(H2). Тогда количество вещества водорода:

n(H2) = V(H2) / 22,4 л/моль

3. Найдем количество вещества HCl, вступившего в реакцию:

Из уравнения реакции следует, что на 3 моль H2 приходится 6 моль HCl, то есть соотношение 1:2. Следовательно:

n(HCl) = 2 * n(H2) = 2 * (V(H2) / 22,4 л/моль)

4. Найдем молярную массу HCl:

M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 г/моль + 35,5 г/моль = 36,5 г/моль

5. Найдем массу HCl:

m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) = (2 * V(H2) / 22,4 л/моль) * 36,5 г/моль

6. Вычислим массовую долю хлороводорода (HCl) в соляной кислоте:

Массовая доля (ω) вычисляется по формуле: ω = (масса растворенного вещества / масса раствора) * 100%

В данном случае масса раствора соляной кислоты нам дана — 438 г. Массу растворенного вещества (HCl) мы нашли в предыдущем шаге.

ω(HCl) = (m(HCl) / 438 г) * 100%

ω(HCl) = [((2 * V(H2) / 22,4) * 36,5) / 438] * 100%

Важно: В условии задачи не указан объем выделившегося водорода (V(H2)). Без этой информации невозможно вычислить точную массовую долю хлороводорода. Необходимо уточнить объем выделившегося водорода.

Предположим, что задача подразумевала, что ВСЯ масса раствора (438 г) — это чистый HCl, что маловероятно, но является единственным путем решения без объема H2.

Если предположить, что 438 г — это масса чистого HCl:

ω(HCl) = (438 г / 438 г) * 100% = 100%

Это некорректно, так как соляная кислота — это раствор HCl в воде.

Переформулируем: Если 438 г — это масса раствора соляной кислоты, и из него выделился водород, то нам нужен объем водорода.

Пример, если бы было указано, что выделилось 6,72 л H2 (н.у.):

1. n(H2) = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль
2. n(HCl) = 2 * n(H2) = 2 * 0,3 моль = 0,6 моль
3. m(HCl) = 0,6 моль * 36,5 г/моль = 21,9 г
4. ω(HCl) = (21,9 г / 438 г) * 100% = 5%

Вывод: Без указания объема выделившегося водорода задача не имеет решения. Если же 438 г — это масса именно чистого HCl, то массовая доля составляет 100%, что является физически невозможным для раствора.