16. Смешали алюминий массой 16,2 г и серу массой 12,8 г, а затем смесь нагрели и после завершения реакции обработали избытком соляной кислоты. Рассчитайте объем (н. у.) полученного в последней реакции газа.

Для решения задачи необходимо:

1. Записать уравнения реакций, происходящих в процессе.
2. Определить количество вещества алюминия и серы, вступивших в реакцию.
3. Выявить, какое из веществ находится в избытке, а какое в недостатке.
4. Рассчитать количество вещества Al₂S₃, образовавшегося в результате реакции.
5. Записать уравнение реакции взаимодействия Al₂S₃ с соляной кислотой.
6. Рассчитать объем газа, выделившегося при взаимодействии Al₂S₃ с соляной кислотой.
7. Записать уравнение реакции взаимодействия алюминия с соляной кислотой.
8. Рассчитать объем газа, выделившегося при взаимодействии алюминия с соляной кислотой.
9. Рассчитать общий объем газа, выделившегося в результате реакций.

Решение:

1. Уравнения реакций:
   • 2Al + 3S = Al₂S₃
   • Al₂S₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S
   • 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂
2. Количество вещества алюминия: $$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{16.2 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 0.6 \text{ моль}$$ Количество вещества серы: $$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{12.8 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$$
3. По уравнению реакции 2 моль Al взаимодействует с 3 моль S. Проверим, какое вещество в избытке: $$\frac{n(Al)}{2} = \frac{0.6}{2} = 0.3 \text{ моль}$$ $$\frac{n(S)}{3} = \frac{0.4}{3} = 0.133 \text{ моль}$$ Т.к. 0.3 > 0.133, S находится в недостатке, Al - в избытке. Расчет ведем по недостатку, т.е. по S.
4. По уравнению реакции из 3 моль S образуется 1 моль Al₂S₃, значит: $$n(Al_2S_3) = \frac{n(S)}{3} = \frac{0.4 \text{ моль}}{3} = 0.133 \text{ моль}$$
5. Al₂S₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S
6. Согласно уравнению реакции, при взаимодействии 1 моль Al₂S₃ с соляной кислотой образуется 3 моль H₂S. Следовательно: n(H₂S) = 3 \cdot n(Al₂S₃) = 3 \cdot 0.133 моль = 0.4 моль $$V(H_2S) = n(H_2S) \cdot V_m = 0.4 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ дм}^3/моль = 8.96 \text{ дм}^3$$
7. Al в избытке - 0,6 моль - 0,266 моль = 0,334 моль 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂ Количество вещества оставшегося Al - 0.334 моль
8. Из 2 моль Al образуется 3 моль H₂, значит: n(H₂) = 3/2 * n(Al) = 1,5 * 0,334 моль = 0,501 моль V(H₂) = n(H₂) \cdot V_m = 0,501 моль \cdot 22.4 дм³/моль = 11,22 дм³
9. Общий объем газа (H₂S + H₂) составляет: V(H₂S) + V(H₂) = 8.96 дм³ + 11,22 дм³ = 20,18 дм³

Ответ: 20,18 дм³