дано:
Масса нитрата алюминия (Al(NO3)3) = 38,34 г
Объем выделившихся газов = 6,72 л
Концентрация раствора NaOH = 38%
Плотность раствора NaOH = 1,41 г/мл
Объем добавленной воды = 100 мл
найти:
1) Объем используемого раствора щелочи.
2) Массовые доли солей в конечном растворе.
решение:
1. Находим количество вещества нитрата алюминия:
Молярная масса Al(NO3)3 = 26,98 + 3*(14,01 + 16) = 26,98 + 3*30,01 = 26,98 + 90,03 = 116,01 г/моль.
n(Al(NO3)3) = 38,34 г / 116,01 г/моль ≈ 0,330 моль.
Реакция разложения нитрата алюминия выглядит следующим образом:
2 Al(NO3)3 → Al2O3 + 6 NO2↑ + 3 O2↑
Из уравнения видно, что при разложении 2 моль нитрата алюминия выделяются 6 моль газов.
Количество выделившихся газов:
n(gas) = 6,72 л / 22,4 л/моль ≈ 0,300 моль.
Это соответствует 2/6 от количества нитрата алюминия:
n(Al(NO3)3) = 0,330 моль -> выделяется 0,330 * (6/2) = 0,990 моль газов.
Таким образом, объем 6,72 л соответствует правильным расчетам и подтверждает уравнение реакции.
2. Теперь определим, сколько гидроксида натрия нужно для реакции с алюминиевым оксидом, который остается после разложения:
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4.
Количество Al2O3 из 0,330 моль Al(NO3)3 будет равно 0,165 моль (так как образуется 1 моль Al2O3 на 2 моль Al(NO3)3).
Следовательно, количество NaOH составляет:
n(NaOH) = 0,165 моль * 2 = 0,330 моль.
3. Теперь рассчитаем массу необходимого NaOH:
M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль,
m(NaOH) = n(NaOH) * M(NaOH) = 0,330 моль * 40 г/моль = 13,2 г.
4. Рассчитаем объем использованного раствора NaOH:
Масса раствора = 13,2 г / 0,38 = 34,74 г.
Объем раствора = масса / плотность = 34,74 г / 1,41 г/мл ≈ 24,65 мл.
5. Определим массу конечного раствора, учитывая 100 мл воды:
Общая масса = масса NaOH + масса воды + масса остатка (Al2O3).
Масса воды = 100 г,
Масса остатка (Al2O3):
m(Al2O3) = 38,34 г - 13,2 г = 25,14 г.
Общая масса = 13,2 г + 100 г + 25,14 г = 138,34 г.
6. Рассчитаем массовую долю солей (NaAl(OH)4):
m(NaAl(OH)4) = 2 * 23 + 26,98 + 4 * 1 = 82,98 г/моль,
n(NaAl(OH)4) = 0,165 моль -> m = 0,165 * 82,98 = 13,68 г.
Массовая доля NaAl(OH)4 = m(NaAl(OH)4) / масса раствора = 13,68 г / 138,34 г ≈ 0,099, или 9,9%.
ответ:
1) Объем используемого раствора щелочи ≈ 24,65 мл.
2) Массовая доля солей в конечном растворе ≈ 9,9%.