Смесь сульфида алюминия и алюминия обработали водой, при этом выделилось 6,72 л (н. у.) газа. Если эту же смесь растворить в избытке соляной кислоты, то выделится 13,44 л (н. у.) газа. Определите массовую долю алюминия в исходной смеси.

Разберём задачу пошагово.

Дано:

• Смесь: сульфид алюминия ($Al_2S_3$) + алюминий (Al)

• Реакция с водой выделяет газ ($H_2S$) — 6,72 л при н.у.

• Растворение той же смеси в избытке HCl выделяет газ ($H_2$) — 13,44 л при н.у.

Нужно: массовую долю алюминия в смеси.

1. Реакции

1. Сульфид алюминия с водой:

То есть из 1 моля $Al_2S_3$ образуется 3 моля $H_2S$.

2. Смесь с HCl:

• Сульфид алюминия:

• Алюминий:

Обратите внимание, что при растворении смеси в HCl, газ выделяется и из $Al_2S_3$ (H_2S), и из Al (H_2).

2. Перевод объёмов газов в количество вещества

Используем н.у. (1 моль газа = 22,4 л).

1. С водой: выделилось $H_2S$:

2. С HCl: общий объём газов $H_2 + H_2S$:

3. Определим количество $Al_2S_3$

С водой выделяется только $H_2S$ из $Al_2S_3$.
По реакции:

Пусть количество вещества $Al_2S_3 = x$ моль. Тогда:

4. Определим количество Al

При реакции с HCl общий газ = $H_2S + H_2$:

• H_2S от $Al_2S_3$: $0,3 \text{ моль}$ (как с водой)

• H_2 от Al: $n(H_2) = 0,6 - 0,3 = 0,3 \text{ моль}$

По реакции:

Проверим коэффициенты: правильно, 2 Al дают 3 H_2?

Да, формула стандартная: $2 Al + 6 HCl \to 2 AlCl_3 + 3 H_2$.

Следовательно, если выделилось $0,3$ моль H_2:

5. Масса компонентов

• Молярная масса $Al = 27 \text{ г/моль}$

• Молярная масса $Al_2S_3 = 2*27 + 3*32 = 54 + 96 = 150 \text{ г/моль}$