Банк заданий
Химия
Задание 47244

Задание №47244 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Смесь алюминия и оксида алюминия массой 46 г, в которой число атомов алюминия относится к числу атомов кислорода как 9 : 5, полностью растворили в 350 г 15%-го раствора гидроксида натрия. К образовавшемуся раствору прилили разбавленный раствор серной кислоты, содержащий 324,98 · 10²³ атомов кислорода, при этом все исходные вещества прореагировали полностью. (Возможным образованием кислых солей пренебречь.) Определите массовую долю серной кислоты в добавленном растворе.

1. По условию протекают реакции:
[1] 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂
[2] Al₂O3 + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

2. Пусть n Al = x моль, а n Al₂O₃ = y моль, тогда
m Al = n Al ⋅ M Al = 27x г
m Al₂O₃ = n Al₂O₃ ⋅ M Al₂O₃ = 102y г

m Al + m Al₂O₃ = 46 г
27x + 102y = 46

n_атомов Al / n_атомов O = N_атомов Al / N_атомов O = 9 / 5
n_атомов Al = n Al + 2n Al₂O₃ = (x + 2y) моль
n_атомов O = 3n Al₂O₃ = 3y моль

n_атомов Al / n_атомов O = (x + 2y) / 3y = 9 / 5

Составим систему уравнений:
27x + 102y = 46
(x + 2y) / 3y = 9 / 5

x = 0,81; n Al = 0,81 моль
y = 0,24; n Al₂O₃ = 0,24 моль

3. Найдем число моль оставшегося гидроксида натрия:
m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ω NaOH = 350 ⋅ 0,15 = 52,5 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 52,5 / 40 = 1,31 моль

n₁ NaOH = n Al = 0,81 моль
n₂ NaOH = 2n Al₂O₃ = 0,24 ⋅ 2 = 0,48 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n₁ NaOH – n₂ NaOH = 1,31 – 0,81 – 0,48 = 0,02 моль

4. При добавлении кислоты протекают реакции:
[3] 2Na[Al(OH)₄] + 4H₂SO₄ → Na₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃ + 8H₂O
[4] H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

5. Найдем число моль серной кислоты, вступившей в реакцию:
n₁ Na[Al(OH)₄] = n Al = 0,81 моль
n₂ Na[Al(OH)₄] = 2n Al₂O₃ = 0,48 моль
n₃ Na[Al(OH)₄] = n₁ Na[Al(OH)₄] + n₂ Na[Al(OH)₄] = 0,81 + 0,48 = 1,29 моль

n₃ H₂SO₄ = 2n₃ Na[Al(OH)₄] = 2 ⋅ 1,29 = 2,58 моль
n₄ H₂SO₄ = 0,5n_ост. NaOH = 0,5 ⋅ 0,02 = 0,01 моль
n_общ. H₂SO₄ = n3 H₂SO₄ + n₄ H₂SO₄ = 2,58 + 0,01 = 2,59 моль

6. Пусть nв р-ре серной кислоты H₂O = z моль, тогда
n O в H₂O = n_{в р-ре серной кислоты} H₂O = z моль
n O в H₂SO₄ = 4n_общ. H₂SO₄ = 4 · 2,59 = 10,36 моль

n O в р-ре H₂SO₄ = N O в р-ре H₂SO₄ / N_A = (324,98 · 10²³) / (6,02 · 10²³) = 53,98 моль
n O в р-ре H₂SO₄ = n O в H₂O + n O в H₂SO₄ = z + 10,36 = 53,98 моль
z + 10,36 = 53,98
z = 43,62; n_{в р-ре серной кислоты} H₂O = 43,62 моль

7. Найдем массу раствора серной кислоты:
m_общ. H₂SO₄ = n_общ. H₂SO₄ · M H₂SO₄ = 2,59 · 98 = 253,82 г
m_{в р-ре серной кислоты}H₂O = n_{в р-ре серной кислоты} H₂O · M H₂O = 43,62 · 18 = 785,16 г
m_р-ра H₂SO₄ = m_общ. H₂SO₄ + m_{в р-ре серной кислоты} H₂O = 253,82 + 785,16 = 1038,98 г

8. Найдем массовую долю серной кислоты в добавленном растворе:
ω H₂SO₄ = m_общ. H₂SO₄ / m_р-ра H₂SO₄ = 253,82 / 1038,98 = 0,2443 или 24,43%

Ответ: массовая доля серной кислоты в добавленном растворе равна 24,43%

Источник: NeoFamily