Из предложенного списка веществ (H₂SO₄, Cu, NaOH, HNO₃, Na₂SiO₃, P₂O₅, Li₂O) необходимо исключить лишние реактивы, которые не взаимодействуют с оксидом алюминия (Al₂O₃). Оксид алюминия – амфотерный оксид, то есть реагирует и с кислотами, и со щелочами.
Уравнения возможных реакций:
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]
Al₂O₃ + 6HNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O
Необходимо привести уравнения реакций для каждой стадии превращения и указать условия их протекания.
2Al + 3S → Al₂S₃ (нагревание)
Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂S
Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
AlCl₃ + 4NaOH → Na[Al(OH)₄] + 3NaCl
Необходимо определить объем водорода (н.у.), который выделится при растворении алюминия в 300 г 14,7%-ного раствора серной кислоты, учитывая потери газа в 5%.
Шаг 1: Расчет массы серной кислоты в растворе
Масса раствора = 300 г
Массовая доля H₂SO₄ = 14,7% = 0,147
Масса H₂SO₄ = 300 г * 0,147 = 44,1 г
Шаг 2: Расчет количества вещества серной кислоты
Молярная масса H₂SO₄ = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль
Количество вещества H₂SO₄ = 44,1 г / 98 г/моль = 0,45 моль
Шаг 3: Уравнение реакции алюминия с серной кислотой
2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂
Шаг 4: Расчет количества вещества алюминия, необходимого для реакции с 0,45 моль H₂SO₄
Из уравнения реакции видно, что 2 моль Al реагируют с 3 моль H₂SO₄. Значит, количество вещества Al = (2/3) * 0,45 моль = 0,3 моль
Шаг 5: Расчет количества вещества водорода, выделившегося в результате реакции
Из уравнения реакции видно, что из 3 моль H₂SO₄ образуется 3 моль H₂. Значит, количество вещества H₂ = 0,45 моль
Шаг 6: Расчет объема водорода при нормальных условиях (н.у.)
Молярный объем газа при н.у. = 22,4 л/моль
Объем H₂ = 0,45 моль * 22,4 л/моль = 10,08 л
Шаг 7: Учет потерь газа в 5%
Потери = 10,08 л * 0,05 = 0,504 л
Реальный объем H₂ = 10,08 л - 0,504 л = 9,576 л
Ответ: 9,576 л