Чтобы найти массовую долю соли в растворе, нам нужно выполнить несколько шагов.
- Найдем массу серной кислоты в 5%-ном растворе.
- Объем раствора: 200 мл
- Плотность раствора: 1,05 г/мл
- Масса раствора = объем × плотность = 200 мл × 1,05 г/мл = 210 г
- Масса серной кислоты = 5% от массы раствора = 0,05 × 210 г = 10,5 г
- Найдем массу алюминия.
- Масса алюминия = 540 мг = 0,54 г
- Теперь найдем массу соли, которая образуется при реакции алюминия с серной кислотой.
- Реакция между алюминием и серной кислотой происходит по уравнению:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2.
Это означает, что 2 моля алюминия реагируют с 3 молями серной кислоты, образуя 1 моль соли (Al2(SO4)3).
- Сначала найдем количество молей алюминия:
Молярная масса Al = 27 г/моль.
Количество молей Al = 0,54 г / 27 г/моль = 0,02 моль.
- Теперь найдем количество молей серной кислоты:
Молярная масса H2SO4 = 98 г/моль.
Количество молей H2SO4 = 10,5 г / 98 г/моль ≈ 0,107 моль.
- Смотрим, какая из реактивов ограничивает реакцию.
Для 0,02 моль Al нужно 0,03 моль H2SO4 (по стехиометрии).
Поскольку у нас есть 0,107 моль H2SO4, алюминий является ограничивающим реагентом.
- По уравнению реакции 0,02 моль Al дадут 0,01 моль Al2(SO4)3 (1:2 соотношение).
- Теперь найдем массу соли Al2(SO4)3:
Молярная масса Al2(SO4)3 = 2 × 27 + 3 × (32 + 16 × 4) = 342 г/моль.
Масса Al2(SO4)3 = 0,01 моль × 342 г/моль = 3,42 г.
- Теперь найдем общую массу раствора.
- Общая масса = масса серной кислоты + масса соли + масса алюминия = 10,5 г + 3,42 г + 0,54 г = 14,46 г.
- Теперь можем найти массовую долю соли в растворе.
- Массовая доля соли = (масса соли / общая масса раствора) × 100% = (3,42 г / 14,46 г) × 100% ≈ 23,69%.
Таким образом, массовая доля соли в растворе составляет 23,69%.