Банк заданий
Химия
Задание 73527

Задание №73527 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Образец алюминия массой 2,7 г растворили в 75 г соляной кислоты. После того, как к полученному раствору добавили 250 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 2 моль/л, в полученном растворе молярная концентрация хлорид-ионов стала равна молярной концентрации ионов натрия. Затем к реакционной смеси добавили ещё некоторое количество этого же раствора гидроксида натрия, после чего в полученном растворе молярная концентрация хлорид-ионов оказалась в 2,5 раза меньше молярной концентрации ионов натрия. Рассчитайте массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. Плотность раствора NaOH с молярной концентрацией 2 моль/л равна 1,1 г/мл.

1. По условию протекают реакции:
[1] Al + 3HCl → AlCl₃ + 3/2H₂[2] NaOH + HCl → NaCl + H₂O
[3] AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl
[4] Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

2. Найдем число моль алюминия:
n Al = m Al / M Al = 2,7 / 27 = 0,1 моль

3. Найдем число гидроксида натрия в растворе:
V_р-ра NaOH = 250 мл = 0,25 л
n NaOH = V_р-ра NaOH · C NaOH = 0,25 · 2 = 0,5 моль

4. Число моль хлорид-ионов, которые находятся в растворе, равно числу моль добавленной соляной кислоты, тогда
C Cl^– = C Na⁺n Cl^– / V_р-ра = n Na⁺ / V_р-раn Cl^– = n Na⁺ = n HCl = n NaOH = 0,5 моль

То есть весь гидроксид натрия потратился на реакции №2 и №3

5. Согласно условию, в конечном растворе C_{конечн.} Na⁺ = 2,5 · C_{конечн.} Cl^–, но хлорид-ионы все еще находятся в растворе и их число моль не изменилось, поэтому можно рассчитать число моль ионов натрия в конечном растворе:
n_{в конечн. р-ре} Na⁺ = 2,5 · n Cl^– = 2,5 · 0,5 = 1,25 моль

6. Вторая порция добавленного раствора NaOH содержала n₂ NaOH = 1,25 – 0,5 = 0,75 моль щелочи. Найдем объем второй порции раствора, если концентрация щелочи составляет 2 моль/л:
V_2р-ра NaOH = n₂ NaOH / C NaOH = 0,75 / 2 = 0,375 л = 375 мл

7. Новая порция гидроксида натрия вступила в реакцию с гидроксидом алюминия с образованием комплекса. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
n Al(OH)₃ = n AlCl₃ = n Al = 0,1 моль
n_{прореаг.} NaOH = n Al(OH)₃ = 0,1 моль
n_ост. NaOH = n₂ NaOH – n_{прореаг.} NaOH = 0,75 – 0,1 = 0,65 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH · M NaOH = 0,65 · 40 = 26 г

8. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Al + m_р-ра HCl + m_р-ра NaOH – m H₂

m_р-ра NaOH = (V_1р-ра NaOH + V_2р-ра NaOH) ·ρ_р-ра NaOH = (250 + 375) · 1,1 = 687,5 г

n H₂ = 3n Al / 2 = 3 · 0,1 / 2 = 0,15 моль
m H₂ = n H₂ · M H₂ = 0,15 · 2 = 0,3 г

m_{конечн. р-ра} = 2,7 + 75 + 687,5 – 0,3 = 764,9 г

9. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 26 / 764,9 = 0,034 → 3,4%

Ответ: ω_ост. NaOH = 3,4%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.