Дано:
- масса 5%-го раствора AlCl3 = 250 г
- концентрация кристаллогидрата AlCl3·6H2O, который нужно добавить, не указана
- концентрация конечного раствора = 8,2%
- концентрация раствора NaOH = 15%
- молекулярная масса AlCl3 = 133,5 г/моль
- масса кристаллогидрата AlCl3·6H2O = 241,5 г/моль (AlCl3 + 6H2O)
Найти:
1. Массу кристаллогидрата AlCl3·6H2O, которую нужно растворить.
2. Массу 15%-го раствора NaOH, который прореагирует с полученным раствором.
Решение:
1. Найдем массу AlCl3 в 250 г 5%-го раствора.
Масса AlCl3 в растворе = 5% * 250 г = 12,5 г.
2. Масса AlCl3 в конечном растворе.
Обозначим массу кристаллогидрата, который нужно добавить, как x. Масса AlCl3, содержащаяся в x г кристаллогидрата:
Масса AlCl3 в x г AlCl3·6H2O = (133,5 г / 241,5 г) * x.
Теперь, после добавления кристаллогидрата, масса AlCl3 в конечном растворе будет равна:
12,5 г + (133,5 / 241,5) * x.
Объем раствора после добавления кристаллогидрата = 250 г + x.
3. Концентрация конечного раствора составляет 8,2%. Это означает, что масса AlCl3 в 100 г раствора должна быть 8,2 г.
Так как масса AlCl3 в растворе = 12,5 + (133,5 / 241,5) * x, то для получения 8,2%-го раствора:
(12,5 + (133,5 / 241,5) * x) / (250 + x) = 8,2%.
Решим это уравнение для x.
(12,5 + (133,5 / 241,5) * x) = 8,2% * (250 + x).
12,5 + (133,5 / 241,5) * x = 0,082 * (250 + x).
12,5 + 0,553 * x = 20,5 + 0,082 * x.
0,553 * x - 0,082 * x = 20,5 - 12,5.
0,471 * x = 8.
x = 8 / 0,471 ≈ 17,0 г.
Значит, нужно добавить примерно 17,0 г кристаллогидрата AlCl3·6H2O.
4. Масса гидроксида натрия, которая прореагирует с полученным раствором.
Алгоритм реакции: AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl.
Молекулярная масса NaOH = 40 г/моль.
Количество вещества AlCl3 в полученном растворе = (12,5 + (133,5 / 241,5) * 17,0) / 133,5 ≈ 0,15 моль.
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль AlCl3 требуется 3 моль NaOH. Значит, для реакции с 0,15 моль AlCl3 потребуется:
0,15 моль * 3 = 0,45 моль NaOH.
Масса NaOH = 0,45 моль * 40 г/моль = 18 г.
Масса 15%-го раствора NaOH, который содержит 15% NaOH, равна:
Масса раствора NaOH = 18 г / 0,15 ≈ 120 г.
Ответ:
1. Масса кристаллогидрата AlCl3·6H2O, которую нужно добавить, составляет 17,0 г.
2. Масса 15%-го раствора NaOH, который прореагирует с полученным раствором, составляет 120 г.