Для начала рассчитаем количество алюминия, который фактически участвует в реакции. У нас есть 5 грамм технического алюминия, в котором примеси составляют 2%. Следовательно, чистого алюминия:
[ \text{Чистый алюминий} = 5 \, \text{г} \times (1 - 0.02) = 4.9 \, \text{г}. ]
Теперь рассчитаем количество молей чистого алюминия. Молярная масса алюминия (Al) составляет примерно 27 г/моль:
[ n(\text{Al}) = \frac{4.9 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} \approx 0.1815 \, \text{моль}. ]
Реакция между алюминием и соляной кислотой протекает по следующему уравнению:
[ 2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2. ]
Из уравнения видно, что 2 моль Al дают 3 моль H₂. Следовательно, 0.1815 моль Al дадут:
[ n(\text{H}_2) = 0.1815 \, \text{моль Al} \times \frac{3 \, \text{моль H}_2}{2 \, \text{моль Al}} \approx 0.27225 \, \text{моль H}_2. ]
Теперь рассчитаем объем водорода, который должен был бы выделиться при 100% выходе. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра:
[ V(\text{H}_2) = 0.27225 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 6.1 \, \text{л}. ]
Однако фактически выделилось 5.4 литра водорода. Теперь можем рассчитать выход водорода:
[ \text{Выход водорода} = \frac{5.4 \, \text{л}}{6.1 \, \text{л}} \times 100\% \approx 88.5\%. ]
Таким образом, выход водорода в данной реакции составляет примерно 88.5%.