Rozpouštění hliníku v kyselině chlorovodíkové je účinným způsobem výroby vodíku. Vodík uvolněný při této reakci může být použit v různých průmyslových a vědeckých procesech. Abyste však získali určité množství vodíku, musíte znát poměr mezi hmotností hliníku a objemem uvolněného plynu.
Reakce rozpouštění hliníku v kyselině chlorovodíkové je chemická reakce prováděná podle následující rovnice: 2AL + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2. Z rovnice je patrné, že jedna molekula hliníku představuje uvolňování tří molekul vodíku.
Molární hmotnost hliníku (Al) je 26,98 g/mol a molární hmotnost kyseliny chlorovodíkové (HCl) je 36,46 g/mol. K rozpuštění hliníku v kyselině chlorovodíkové je proto nutné znát množství hliníku, jehož hmotnost odpovídá objemu uvolněného vodíku, který potřebujeme.
Objem hliníku k rozpuštění v kyselině chlorovodíkové
K určení objemu hliníku, který je třeba rozpustit v kyselině chlorovodíkové, aby se dosáhlo 8 litrů vodíku, je třeba vzít v úvahu reakci, která probíhá mezi hliníkem a kyselinou chlorovodíkovou.
V této reakci hliník reaguje s kyselinou chlorovodíkovou a vytváří sůl hliníku, vodík a vodu. Reakční rovnice je následující:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Z rovnice je patrné, že na každé 2 moly hliníku se tvoří 3 moly vodíku. K výrobě 8 litrů vodíku (což je přibližně ekvivalent 0.356 molů) je tedy potřeba 0.237 mol hliníku.
Pro výpočet hmotnosti hliníku se používá molární hmotnost hliníku, která se pohybuje kolem 26.98 g/mol. Vynásobením hmotnosti počtem molů získáme asi 6.40 g hliníku.
Pro získání 8 litrů vodíku je tedy nutné rozpustit přibližně 6,40 gramů hliníku v kyselině chlorovodíkové.
Potřebné údaje
K vyřešení tohoto problému potřebujeme znát následující údaje:
| Látka | Molární hmotnost (g/mol) |
|---|---|
| Hliník | 26.98 |
| Kyselina chlorovodíková | 36.46 |
Také vzhledem k tomu, že jeden mol hlinitý interaguje se 6 moly kyseliny chlorovodíkové a tvoří 3 moly vodíku, budeme muset znát objem kyseliny chlorovodíkové potřebný k rozpuštění určitého množství hliníku.
Reakce mezi hliníkem a kyselinou chlorovodíkovou
Tato reakce je způsobena chemickou vlastností hliníku s aktivními kyselinami, jako je kyselina chlorovodíková. Aktivita hliníku je, že je schopen aktivně interagovat s protony, které jsou přítomny v kyselině chlorovodíkové.
Reakce hliníku s kyselinou chlorovodíkovou prochází následující reakční rovnicí:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
V důsledku této reakce se hliník redukuje a kyselina chlorovodíková oxiduje. Vodík vzniká rozkladem molekuly kyseliny chlorovodíkové.
Pro získání 8 litrů vodíku je nutné rozpustit určité množství gramů hliníku v kyselině chlorovodíkové. Pro přesný výpočet je nutná znalost molární hmotnosti hliníku a objemu roztoku kyseliny chlorovodíkové.
Po reakci mezi hliníkem a kyselinou chlorovodíkovou je nutné oddělit výsledný vodík plynu, například pomocí baňky s vodou a separátoru plynů.
Výpočet požadovaného objemu hliníku
Pro výpočet požadovaného objemu hliníku je třeba zvážit reakci rozpouštění hliníku v kyselině chlorovodíkové:
Z rovnice je zřejmé, že k vytvoření 1 molu vodíku je zapotřebí 2 mol hliníku. K určení hmotnosti hliníku potřebné k výrobě 1 molu vodíku použijeme molární hmotnost hliníku:
Molární hmotnost hliníku (Al) = 26.98 g / mol
Molární hmotnost vodíku (H2) = 2.02 g / mol
Vypočítáme požadovanou hmotnost hliníku, abychom získali 1 mol vodíku:
| Veličina | Hodnota |
|---|---|
| Molární hmotnost hliníku (Al) | 26.98 g / mol |
| Molární hmotnost vodíku (H2) | 2.02 g/mol |
| Hmotnost hliníku (Al) pro 1 mol vodíku | 2 * 26.98 g |
Nyní, když známe hmotnost hliníku potřebnou k výrobě 1 molu vodíku, můžeme vypočítat požadovanou hmotnost hliníku, abychom získali 8 litrů vodíku. K tomu je třeba znát hustotu kyseliny chlorovodíkové a objemové procento hliníku v roztoku.
Poznámka: pro přesný výpočet požadovaného objemu hliníku je nutné znát konkrétní hodnoty hustoty kyseliny chlorovodíkové a objemového procenta hliníku v roztoku.
Poznámka
Při výpočtu množství hliníku potřebného k rozpuštění v kyselině chlorovodíkové je třeba vzít v úvahu stechiometrický poměr mezi těmito látkami. Reakce mezi hliníkem a kyselinou chlorovodíkovou probíhá podle následující rovnice:
Z rovnice je zřejmé, že k vytvoření 3 molekul vodíku jsou zapotřebí 2 atomy hliníku a 6 molekul kyseliny chlorovodíkové. Vzhledem k tomu, že 1 mol plynu za normálních podmínek trvá přibližně 22,4 litru, bude k získání 8 litrů vodíku potřeba půl ml hliníku a 3 mol kyseliny chlorovodíkové.
Pro výpočet hmotnosti hliníku v gramech lze použít jeho molární hmotnost, která je asi 26,98 g/mol. K výrobě 8 litrů vodíku je tedy potřeba přibližně 13,49 g hliníku.