Розчинення алюмінію в соляній кислоті є ефективним способом отримання водню. Водень, що виділяється при цій реакції, може бути використаний в різних промислових і наукових процесах. Однак для отримання певної кількості водню потрібно знати співвідношення між масою алюмінію і об'ємом виділився газу.
Реакція розчинення алюмінію в соляній кислоті являє собою хімічну реакцію, що виконується за наступним рівнянням: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2. З рівняння видно, що на одну молекулу алюмінію припадає виділення трьох молекул водню.
Молярна маса алюмінію (Al) дорівнює 26,98 г/моль, а молярна маса соляної кислоти (HCl) становить 36,46 г/моль. Отже, для розчинення алюмінію в соляній кислоті потрібно знати кількість алюмінію, маса якого відповідає потрібному нам обсягом виділився водню.
Об'єм алюмінію для розчинення в соляній кислоті
Для визначення обсягу алюмінію, який необхідно розчинити в соляній кислоті для отримання 8 літрів водню, необхідно врахувати реакцію, яка відбувається між алюмінієм і соляною кислотою.
У даній реакції алюміній реагує з соляною кислотою, утворюючи сіль алюмінію, водень і воду. Рівняння реакції виглядає наступним чином:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
З рівняння видно, що на кожні 2 моля алюмінію утворюється 3 моля водню. Отже, для отримання 8 літрів водню (що приблизно еквівалентно 0.356 молям) необхідно 0.237 моль алюмінію.
Для розрахунку маси алюмінію використовується молярна маса алюмінію, яка становить близько 26.98 г/моль. Множачи масу на число молей, отримуємо близько 6.40 г алюмінію.
Таким чином, для отримання 8 літрів водню необхідно розчинити приблизно 6.40 грамів алюмінію в соляній кислоті.
Необхідні дані
Для вирішення даного завдання нам необхідно знати наступні дані:
| Речовина | Молярна маса (г / моль) |
|---|---|
| Алюміній | 26.98 |
| Соляна кислота | 36.46 |
Також, враховуючи, що одна моль алюмінію взаємодіє з 6 молями соляної кислоти і утворює 3 молі водню, нам потрібно буде знати об'єм соляної кислоти, необхідної для розчинення певної кількості алюмінію.
Реакція між алюмінієм і соляною кислотою
Ця реакція обумовлена хімічною властивістю алюмінію з активними кислотами, такими як соляна кислота. Активність алюмінію полягає в тому, що він здатний активно взаємодіяти з протонами, які присутні в соляній кислоті.
Реакція алюмінію з соляною кислотою проходить за наступним рівнянням реакції:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
В результаті проведення цієї реакції відновлюється алюміній, а соляна кислота окислюється. Водень утворюється в результаті розкладання молекули соляної кислоти.
Для отримання 8 літрів водню необхідно розчинити певну кількість грамів алюмінію в соляній кислоті. Для точного розрахунку потрібне знання молярної маси алюмінію і обсягу розчину соляної кислоти.
Після проведення реакції між алюмінієм і соляною кислотою необхідно здійснити відділення утворився водню газу, наприклад, за допомогою колби з водою і сепаратора газів.
Обчислення необхідного обсягу алюмінію
Для обчислення необхідного обсягу алюмінію необхідно враховувати реакцію розчинення алюмінію в соляній кислоті:
З рівняння видно, що для утворення 1 моля водню потрібно 2 моля алюмінію. Для визначення маси алюмінію, необхідної для отримання 1 моля водню, скористаємося молярною масою алюмінію:
Молярна маса алюмінію (Al) = 26.98 г/моль
Молярна маса водню (H2) = 2.02 г / моль
Розрахуємо необхідну масу алюмінію для отримання 1 моля водню:
| Величина | Значення |
|---|---|
| Молярна маса алюмінію (Al) | 26.98 г/моль |
| Молярна маса водню (H2) | 2.02 г/моль |
| Маса алюмінію (Al) для 1 моля водню | 2 * 26.98 г |
Тепер, коли ми знаємо масу алюмінію, необхідну для отримання 1 моля водню, ми можемо обчислити необхідну масу алюмінію для отримання 8 літрів водню. Для цього необхідно знати щільність соляної кислоти і об'ємний відсоток алюмінію в розчині.
Примітка: для точного обчислення необхідного обсягу алюмінію необхідно знати конкретні значення щільності соляної кислоти і об'ємного відсотка алюмінію в розчині.
Примітка
При розрахунку кількості алюмінію, необхідного для розчинення в соляній кислоті, слід враховувати стехіометричне співвідношення між цими речовинами. Реакція між алюмінієм і соляною кислотою протікає за наступним рівнянням:
З рівняння видно, що для утворення 3 молекул водню потрібно 2 атома алюмінію і 6 молекул соляної кислоти. Оскільки 1 моль газу при нормальних умовах займає приблизно 22,4 літра, для отримання 8 літрів водню знадобиться півмоля алюмінію і 3 моль соляної кислоти.
Для розрахунку маси алюмінію в грамах можна використовувати його молярну масу, яка становить близько 26,98 г/моль. Таким чином, для отримання 8 літрів водню потрібно приблизно 13,49 г алюмінію.