14. Решите задачу На 294 г 5% раствора серной кислоты подействовали оксидом алюминия. Найдите массу образовавшейся соли.

Задание 14. Задача на массовую долю

Дано:

• Масса раствора H₂SO₄ = 294 г
• Массовая доля H₂SO₄ = 5%
• Вещество, реагирующее с H₂SO₄ — Al₂O₃

Найти: массу образовавшейся соли (Al₂(SO₄)₃).

Решение:

1. Найдем массу серной кислоты (H₂SO₄) в растворе:
   Масса H₂SO₄ = Масса раствора × Массовая доля H₂SO₄
   \[ m(H_2SO_4) = 294 \text{ г} \times 0.05 = 14.7 \text{ г} \]
2. Запишем уравнение реакции:
   Оксид алюминия (Al₂O₃) реагирует с серной кислотой (H₂SO₄) с образованием сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃) и воды.
3. Уравнение реакции:
   Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
4. Рассчитаем молярные массы:
   M(H₂SO₄) = 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 г/моль
   M(Al₂(SO₄)₃) = 2 × 27 + 3 × (32 + 4 × 16) = 54 + 3 × 96 = 54 + 288 = 342 г/моль
5. Найдем количество вещества серной кислоты:
   \[ n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{14.7 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль} \]
6. По уравнению реакции определим количество вещества соли (Al₂(SO₄)₃):
   Из уравнения видно, что на 3 моль H₂SO₄ приходится 1 моль Al₂(SO₄)₃. Следовательно:
   \[ n(Al_2(SO_4)_3) = \frac{1}{3} n(H_2SO_4) = \frac{1}{3} \times 0.15 \text{ моль} = 0.05 \text{ моль} \]
7. Найдем массу образовавшейся соли (Al₂(SO₄)₃):
   Масса Al₂(SO₄)₃ = Количество вещества × Молярная масса
   \[ m(Al_2(SO_4)_3) = n(Al_2(SO_4)_3) \times M(Al_2(SO_4)_3) = 0.05 \text{ моль} \times 342 \text{ г/моль} = 17.1 \text{ г} \]

Ответ: Масса образовавшейся соли равна 17.1 г.