Question

Смесь, состоящую из порошков алюминия и угля, прокалили без доступа воздуха. После завершения реакции масса твёрдого остатка составила 12,24 г. К этому остатку добавили 300 г раствора гидроксида калия, взятого в избытке. При этом выделилось 10,752 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массовую долю тетрагидроксоалюмината калия в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Answer 1

Записываем уравнения реакций:
[1] 4Al + 3C = Al4C3
[2] Al4C3 + 4KOH + 12H2O = 4K[Al(OH)4] + 3CH4 [3] 2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2
Производим необходимые вычисления:
Пусть в исходной смеси было 4x моль Al и 3y моль С m(Al) = 108x г m(C) = 36y г
m(исходной смеси) = m(твёрдого остатка) 108x + 36y = 12,24 г n(Al4C3) = 1/3n(C) = y моль
n(прореаг. Al) = 4/3n(C) = 4y моль n(ост. Al) = 4(x – y) моль
n(CH4) = 3n(Al4C3) = 3y моль
n(H2) = 1,5n(Al ост.) = 6(x – y) моль n(смеси газов) = 10,752 / 22,4 = 0,48 моль
{ 108x + 36y = 12,24 3y+ 6(x – y) = 0,48 { х = 0,1 моль y = 0,04 моль m(CH4) = 16 ∙ 0,12 = 1,92 г
m(H2) = 2 ∙ 0,36 = 0,72 г
n(K[Al(OH)4]) = 4n(Al4C3) + n(ост. Al) = 0,16 + 0,24 = 0,4 моль m(K[Al(OH)4]) = 134 ∙ 0,4 = 53,6 г
m(р-ра) = 12,24 + 300 – 1,92 – 0,72 = 309,6 г
(K[Al(OH)4]) = 53,6 / 309,6 = 0,173, или 17,3%