Решение:
Реакция разложения нитрата алюминия:
4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
Из условия известно, что распалась только часть исходного вещества.
Количество вещества смеси газов:
nсм = V/Vm = 10,08 л/22,4 л/моль = 0,45 моль
Примем количество образовавшегося кислорода за х моль:
n(О2) = x моль
тогда количество вещества оксида азота (IV) равно 4х моль:
n(NО2) = 4x моль
Получаем уравнение:
х + 4х = 0,45
5х = 0,45
х = 0,09 моль
Количество образовавшегося оксида алюминия:
n(Al2О3) = 0,06 моль
Количество и масса разложившегося нитрата алюминия:
nразлож(Al(NО3)3) = 0,12 моль
mразлож(Al(NО3)3) = n•M = 0,12 моль • 213 г/моль = 25,56 г
С гидроксидом натрия реагирует и образовавшийся оксид алюминия, и остаток нитрата алюминия:
Al(NO3)3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Определим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m(NaOH) = ω(NaOH)•mр-ра(NaOH) = 0,40 •60 г = 24 г
n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 24 г/40 г/моль = 0,6 моль
Определим количество гидроксида натрия, который потребуется для растворения оксида алюминия во второй реакции:
n2(NaOH) = 2n(Al2О3) = 2•0,06 моль = 0,12 моль
Тогда в первой реакции будет израсходовано:
n1(NaOH) = n(NaOH) – n2(NaOH) = 0,6 моль – 0,12 моль = 0,48 моль
Количество неразложившегося нитрата алюминия, который затем растворится в щелочи в первой реакции:
nнеразлож.(Al(NО3)3) = 1/4•n1(NaOH) = 1/4•0,48 моль = 0,12 моль
Масса этого неразложившегося нитрата алюминия:
mнеразлож.(Al(NО3)3) = nнеразлож.(Al(NО3)3)•M = 0,12 моль•213 г/моль = 25,56 г.
Масса исходного нитрата алюминия:
m(Al(NО3)3) = mразлож.(Al(NО3)3) + mнеразлож.(Al(NО3)3) = 25,56 г + 25,56 г = 51,12 г
Ответ: m(Al(NO3)3) = 51,12 г