Укажите, какой коэффициент нужно поставить перед формулой алюминия в уравнении реакции, схема которой Al + HCl → AlCl₃ + H₂

Решение:

Для того чтобы уравнять химическую реакцию, нужно, чтобы количество атомов каждого элемента было одинаковым как в левой, так и в правой частях уравнения.

Дана схема реакции: \( Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2 \)

Считаем атомы:

• В левой части: Al — 1 атом, H — 1 атом, Cl — 1 атом.
• В правой части: Al — 1 атом, Cl — 3 атома, H — 2 атома.

Чтобы уравнять хлор, поставим коэффициент 3 перед HCl:

\( Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2 \)

Считаем атомы снова:

• В левой части: Al — 1 атом, H — 3 атома, Cl — 3 атома.
• В правой части: Al — 1 атом, Cl — 3 атома, H — 2 атома.

Теперь уравняем водород. Для этого наименьшее общее кратное для 3 и 2 равно 6. Поставим коэффициент \( \frac{3}{2} \) перед \( H_2 \) и коэффициент 2 перед \( HCl \):

\( Al + 2HCl \rightarrow AlCl_3 + \frac{3}{2}H_2 \)

Чтобы избавиться от дробного коэффициента, умножим всё уравнение на 2:

\( 2Al + 4HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \)

Считаем атомы в последней раз:

• В левой части: Al — 2 атома, H — 4 атома, Cl — 4 атома.
• В правой части: Al — 2 атома, Cl — 3*2 = 6 атомов, H — 3*2 = 6 атомов.

Получилось, что приравнивание водорода и хлора к 6 (или 4) в левой части и 2 (или 3) в правой не дало полного равенства. Давайте вернемся к более простому пути.

Нам нужно уравнять реакцию \( Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2 \).

1. Уравняем хлор. В правой части 3 атома хлора, в левой — 1. Ставим коэффициент 3 перед HCl: \( Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2 \).

2. Теперь в левой части 3 атома водорода, а в правой — 2. Наименьшее общее кратное для 3 и 2 — это 6. Чтобы получить 6 атомов водорода в левой части, нужно поставить коэффициент \( \frac{6}{3}=2 \) перед HCl. Однако, это противоречит предыдущему шагу. Проще всего, поставить коэффициент \( \frac{3}{2} \) перед \( H_2 \) в правой части, чтобы получить 3 атома водорода: \( Al + HCl \rightarrow AlCl_3 + \frac{3}{2}H_2 \).

3. Теперь надо уравнять хлор. В правой части 3 атома хлора. Ставим коэффициент 3 перед HCl: \( Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + H_2 \).

4. Теперь атомы водорода: в левой части 3, в правой — 2. Атомы хлора: в левой части 3, в правой — 3. Атомы алюминия: в левой части 1, в правой — 1.

5. Чтобы уравнять водород (3 и 2), наименьшее общее кратное — 6. Значит, в левой части нужно 2 молекулы HCl (то есть 2 атома H), а в правой — 3 молекулы H₂ (то есть 6 атомов H). Это не работает.

Давайте начнем с хлора и водорода в правой части. В \( AlCl_3 \) 3 атома Cl, в \( H_2 \) 2 атома H. Наименьшее общее кратное для 3 и 2 — 6. Значит, нам нужно 6 атомов Cl и 6 атомов H.

Чтобы получить 6 атомов Cl, нам нужно 2 молекулы \( AlCl_3 \).

Чтобы получить 6 атомов H, нам нужно 3 молекулы \( H_2 \).

Уравнение становится: \( Al + HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \).

Теперь посчитаем атомы в правой части:

• Al — 2 атома
• Cl — 2 * 3 = 6 атомов
• H — 3 * 2 = 6 атомов

Теперь уравняем алюминий и водород/хлор в левой части:

• Чтобы получить 2 атома Al, ставим коэффициент 2 перед Al: \( 2Al + HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \).
• Чтобы получить 6 атомов Cl, нам нужно 6 молекул HCl.
• Чтобы получить 6 атомов H, нам тоже нужно 6 молекул HCl.

Итак, ставим коэффициент 6 перед HCl:

\( 2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \)

Проверим:

• В левой части: Al — 2 атома, H — 6 атомов, Cl — 6 атомов.
• В правой части: Al — 2 атома, Cl — 2 * 3 = 6 атомов, H — 3 * 2 = 6 атомов.

Уравнение уравнено. Коэффициент перед алюминием (Al) равен 2.

Ответ: 2