5. Рассчитайте массу раствора, содержащего 0,2 массовой доли серной кислоты, который израсходуется на реакцию с 4,5 г алюминия.

Для решения задачи необходимо:

1. Записать уравнение реакции взаимодействия алюминия и серной кислоты.
2. Рассчитать количество вещества алюминия, вступившего в реакцию.
3. По уравнению реакции определить количество вещества серной кислоты, необходимое для взаимодействия с данным количеством алюминия.
4. Рассчитать массу серной кислоты.
5. Определить массу раствора серной кислоты, содержащего рассчитанную массу серной кислоты и имеющего массовую долю 0,2.

Решение:

1. Уравнение реакции взаимодействия алюминия и серной кислоты: $$2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$$
2. Молярная масса алюминия (Al) равна 27 г/моль. Количество вещества алюминия (n(Al)) рассчитывается по формуле: $$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)}$$ $$n(Al) = \frac{4,5 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 0,1667 \text{ моль}$$
3. По уравнению реакции на 2 моль алюминия требуется 3 моль серной кислоты. Составим пропорцию для определения количества вещества серной кислоты (n(H2SO4)): $$\frac{n(H_2SO_4)}{n(Al)} = \frac{3}{2}$$ $$n(H_2SO_4) = \frac{3}{2} \cdot n(Al)$$ $$n(H_2SO_4) = \frac{3}{2} \cdot 0,1667 \text{ моль} = 0,25 \text{ моль}$$
4. Молярная масса серной кислоты (H2SO4) равна 98 г/моль. Масса серной кислоты (m(H2SO4)) рассчитывается по формуле: $$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4)$$ $$m(H_2SO_4) = 0,25 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 24,5 \text{ г}$$
5. Массовая доля серной кислоты в растворе (\(\omega(H_2SO_4)\)) равна 0,2. Масса раствора (m(раствора)) рассчитывается по формуле: $$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(раствора)}$$ $$m(раствора) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)}$$ $$m(раствора) = \frac{24,5 \text{ г}}{0,2} = 122,5 \text{ г}$$

Ответ: 122,5 г