какой обьем водорода выделится при взаимодействии алюминия с 300гр 20% р-ра соляной кислоты

Question

Руслан · Accepted Answer

Если считать, что алюминий взят в избытке (а поскольку количество алюминия не указано, то так и следует считать) , то количество выделившегося водорода точно рассчитать невозможно. Дело в том, что обычно алюминий покрыт тончайшей, невидимой глазом оксидной пленкой. Эта пленка не реагирует с водой, но она легко реагирует с щелочами и с кислотами, превращаясь в водорастворимые соли.
С раствором соляной кислоты окисная пленка прореагирует так: Al2O3 + 6 HCl -----> 2 AlCl3 + 3 H2O. Далее, алюминий будет реагировать с кислотой по реакции: 2 Al + 6 HCl -----> 2 AlCl3 + 3 H2↑. Но, освобожденный от оксидной пленки алюминий способен реагировать и с водой по реакции: 2 Al + 6 H2O -----> 2 Al(OH)3 + 3 H2↑. Поэтому эта реакция будет идти даже когда вся кислота прореагирует.
Образующийся при этом гидроксид алюминия - рыхлое, нерастворимое в воде вещество. Он будет выпадать в осадок, а алюминий будет реагировать с водой до тех пор, пока из-за выпавшего осадка реакционная смесь станет настолько густой (кашицей) , что оставшаяся вода не сможет проникнуть к поверхности оставшегося алюминия.
Теперь прикинем, сколько может выделится водорода. В 300 г раствора содержится 300*0,2=60 г HCl и 300*0,8=240 г воды. Количество молей HCl 60/36,5=1,644 моля. Так как оксидная пленка очень тонкая, то пренебрежем количеством кислоты, прореагировавшим с ней, и будем считать, что вся кислота прореагировала с алюминием, при этом выделится 1,644/2=0,822 моля водорода (0,822*22,4=18,413 л) .
Видимо, эту величину и хотел получит в ответе автор задачи. Но он не учел, что алюминий будет реагировать и с водой. Воды было 240/18=13,333 моль. Если бы вся вода могла прореагировать, то образовалось бы 13,333/2=6,667 моль водорода (6,667*22,4=149,333 л) . Но вся вода прореагировать не сможет, а какая часть ее прореагирует, установить сложно, а рассчитать невозможно. , поэтому количество выделившегося водорода будет НАМНОГО больше, чем 18,413 л, но МЕНЬШЕ, чем 18,413+149,333=167,746 л.
Итак: 18,413 л << (объем выделившегося водорода) < 167,746 л.
Автор задачи, видимо не знает, что чистый алюминий реагирует с водой.