Банк заданий
Химия
Задание 45215

Задание №45215 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Смесь сульфата алюминия и сульфата натрия массой 216 г растворили в воде, затем к полученному раствору добавили гидроксид натрия, в результате чего выпало 2,5 г осадка. После фильтрации был получен раствор двух натриевых солей массой 765 г, в котором число атомов серы относится к числу атомов кислорода как 2 : 37. Определите массовые доли солей в изначальном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. По условию протекает реакция:

[1] Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

2. Найдем число моль образовавшегося осадка:
n Al(OH)₃ = m Al(OH)₃ / M Al(OH)₃ = 2,5 / 78 = 0,03 моль

3. Так как по условию конечный раствор состоит из двух натриевых солей, часть гидроксида натрия прореагировала с гидроксидом алюминия с образованием тетрагидроксоалюмината натрия:

[2] Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

4. Пусть n_конеч. Na₂SO₄ = x моль, n Na[Al(OH)₄] = y моль, тогда
m_конеч. Na₂SO₄ = n_конеч. Na₂SO₄ ⋅ M Na₂SO₄ = 142x моль
m Na[Al(OH)₄] = n Na[Al(OH)₄] ⋅ M Na[Al(OH)₄] = 118y моль
m_конеч. H₂O = m_{конеч. р-ра} – m_конеч. Na₂SO₄ – m Na[Al(OH)₄] = (765 – 142x – 118y) г
n_конеч. H₂O = m_конеч. H₂O / M H₂O = ((765 – 142x – 118y) / 18) = (42,5 – 7,89x – 6,56y) моль

N S / N O = n S / n O = 2 / 37
n S = n S в Na₂SO_{4(конеч.)} = n_конеч. Na₂SO₄ = x моль
n O = n O в Na₂SO_{4(конеч.)} + n O в Na[Al(OH)₄] + n O в H₂O_{(конеч.)} = 4n_конеч. Na₂SO₄ + 4n Na[Al(OH)₄] + n_конеч. H₂O = 4x + 4y + (42,5 – 7,89x – 6,56y) = (42,5 – 3,89x – 2,56y) моль

Составим уравнение:
n S / n O = 2 / 37
x / (42,5 – 3,89x – 2,56y) = 2 / 37

5. Выразим массы солей в смеси:
n₂ Al(OH)₃ = n Na[Al(OH)₄] = y моль
n_осадка Al(OH)₃ = n₁ Al(OH)₃ – n₂ Al(OH)₃
n₁ Al(OH)₃ = n₂ Al(OH)₃ + n_осадка Al(OH)₃ = (y + 0,03) моль
n Al₂(SO₄)₃ = n₁ Al(OH)₃ / 2 = (y + 0,03) / 2 = (0,5y + 0,015) моль
m Al₂(SO₄)₃ = n Al₂(SO₄)₃ ⋅ M Al₂(SO₄)₃ = (0,5y + 0,015) ⋅ 342 = (171y + 5,13) г

n₁ Na₂SO₄ = 1,5 ⋅ n₁ Al(OH)₃ = 1,5 ⋅ (y + 0,03) = (1,5y + 0,045) моль
n Na₂SO₄ = n_конеч. Na₂SO₄ – n₁ Na₂SO₄ = (x – 1,5y – 0,045) моль
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ ⋅ M Na₂SO₄ = (x – 1,5y – 0,045) ⋅ 142 = (142x – 213y – 6,39) г

m Al₂(SO₄)₃ + m Na₂SO₄ = 216
(171y + 5,13) + (142x – 213y – 6,39) = 216
– 42y + 142x – 1,26 = 216
142x – 42y = 217,26

Составим систему уравнений:
142x – 42y = 217,26
x / (42,5 – 3,89x – 2,56y) = 2 / 37

x = 1,8; n_конеч. Na₂SO₄ = 1,8 моль
y = 0,9; n Na[Al(OH)₄] = 0,9 моль

6. Выразим и найдем массу изначального раствора:
m_{конеч. р-ра} = m_р-ра + m NaOH – m Al(OH)₃ = 765 г

n NaOH = 6n Al₂(SO₄)₃ + n Na[Al(OH)₄] = 6 ⋅ (0,5y + 0,015) + 0,9 = 2,7 + 0,09 + 0,9 = 3,69 моль
m NaOH = n NaOH ⋅ M NaOH = 3,69 ⋅ 40 = 147,6 г

m_р-ра = m_{конеч. р-ра} – m NaOH + m Al(OH)₃ = 765 – 147,6 + 2,5 = 619,9 г

7. Найдем массовые доли солей в изначальном растворе:
m Al₂(SO₄)₃ = (171y + 5,13) = 171 ⋅ 0,9 + 5,13 = 159,03 г
m Na₂SO₄ = m_смеси – m Al₂(SO₄)₃ = 216 – 159,03 = 56,97 г

ω Al₂(SO₄)₃ = m Al₂(SO₄)₃ / m_р-ра = 159,03 / 619,9 = 0,2565 или 25,65%
ω Na₂SO₄ = m Na₂SO₄ / m_р-ра = 56,97 / 619,9 = 0,0919 или 9,19%

Ответ: ω Al₂(SO₄)₃ = 25,65%; ω Na₂SO₄ = 9,19%.

Источник: NeoFamily