Вариант №4. Определить количество атомов в составе газа, образующегося при взаимодействии 108 г алюминия с избытком раствора гидроксида цезия.

Решение:

1. Уравнение реакции:
• Взаимодействие алюминия с раствором щелочи (гидроксида цезия, CsOH) приводит к образованию комплексной соли (цезиевого алюмината) и выделению водорода.
• Уравнение реакции:
2. \[ 2Al + 2CsOH + 6H_2O = 2Cs[Al(OH)_4] + 3H_2 ↑ \]
3. Молярные массы:
• Алюминий (Al): 27 г/моль
• Гидроксид цезия (CsOH): 132.9 + 1 + 16 = 149.9 г/моль (не используется, так как он в избытке)
• Цезиевый алюминат (Cs[Al(OH)₄]): 132.9 + 27 + 4 * (16 + 1) = 132.9 + 27 + 68 = 227.9 г/моль
• Водород (H₂): 2 г/моль
4. Расчет количества вещества алюминия:
• Количество вещества алюминия (n(Al)) = масса / молярная масса
5. \[ n(Al) = \frac{108 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль} \]
6. Расчет количества вещества водорода (H₂):
• По уравнению реакции, из 2 моль Al образуется 3 моль H₂.
• Соотношение: 2 моль Al : 3 моль H₂
• Тогда для 4 моль Al:
7. \[ \frac{3 \text{ моль } H_2}{2 \text{ моль } Al} = \frac{x \text{ моль } H_2}{4 \text{ моль } Al} \]
8. \[ x = \frac{3 \times 4}{2} = 6 \text{ моль } H_2 \]
9. Расчет количества атомов водорода:
• Количество атомов = количество вещества * число Авогадро (N_A ≈ 6.022 × 10²³ моль^-1)
• Так как молекула водорода состоит из 2 атомов, то количество атомов H = количество вещества H₂ * 2 * N_A.
10. \[ \text{Количество атомов H} = 6 \text{ моль} \times 2 \times 6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} \]
11. \[ \text{Количество атомов H} = 12 \times 6.022 \times 10^{23} \]
12. \[ \text{Количество атомов H} = 72.264 \times 10^{23} \]
13. \[ \text{Количество атомов H} = 7.2264 \times 10^{24} \]

Ответ: 7.2264 × 10²⁴ атомов