34. Расчеты массовой доли химического соединения в смеси: #274509

$4Al(NO_3)_3\rightarrow 2Al_2O_3+12NO_2\uparrow+3O_2\uparrow$

$2Al(NO_3)_3+3Na_2CO_3+3H_2O\rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow+3CO_2\uparrow+6NaNO_3$

$Al_2O_3+3H_2SO_4\rightarrow Al_2(SO_4)_3+3H_2O$

Пусть в первой части твёрдого остатка содержалось:

$n(Al(NO_3)_3)=x$ $моль$

$n(Al_2O_3)=y$ $моль$

Масса первой части твёрдого остатка:

$213x+102y=73{,}2$

Масса карбоната натрия в исходном растворе:

$m(Na_2CO_3)=663{,}6\cdot0{,}15=99{,}54$ $г$

Количество вещества карбоната натрия:

$n(Na_2CO_3)=\frac{99{,}54}{106}=0{,}939$ $моль$

По уравнению реакции с нитратом алюминия:

$n(Na_2CO_3\ прореаг.)=\frac{3}{2}x$ $моль$

Масса карбоната натрия, вступившего в реакцию:

$m(Na_2CO_3\ прореаг.)=\frac{3}{2}x\cdot106=159x$ $г$

Масса карбоната натрия, оставшегося в растворе:

$m(Na_2CO_3\ ост.)=99{,}54-159x$ $г$

Масса осадка гидроксида алюминия:

$m(Al(OH)_3)=x\cdot78=78x$ $г$

Масса углекислого газа:

$m(CO_2)=\frac{3}{2}x\cdot44=66x$ $г$

Масса раствора после реакции с первой частью твёрдого остатка:

$m_{р-ра}=663{,}6+213x-78x-66x=663{,}6+69x$ $г$

Массовая доля соды уменьшилась в полтора раза:

$\omega(Na_2CO_3)=\frac{15%}{1{,}5}=10%$

Составим уравнение:

$\frac{99{,}54-159x}{663{,}6+69x}=0{,}10$

$99{,}54-159x=66{,}36+6{,}9x$

$33{,}18=165{,}9x$

$x=0{,}2$ $моль$

Тогда:

$213\cdot0{,}2+102y=73{,}2$

$42{,}6+102y=73{,}2$

$102y=30{,}6$

$y=0{,}3$ $моль$

В первой части твёрдого остатка содержалось:

$n(Al(NO_3)_3)=0{,}2$ $моль$

$n(Al_2O_3)=0{,}3$ $моль$

Так как масса второй части в $3$ раза меньше массы первой части:

$\frac{73{,}2}{24{,}4}=3$

Во второй части твёрдого остатка содержалось:

$n(Al(NO_3)_3)=\frac{0{,}2}{3}=\frac{1}{15}$ $моль$

$n(Al_2O_3)=\frac{0{,}3}{3}=0{,}1$ $моль$

Масса серной кислоты в исходном растворе:

$m(H_2SO_4)=245\cdot0{,}20=49$ $г$

Количество вещества серной кислоты:

$n(H_2SO_4)=\frac{49}{98}=0{,}5$ $моль$

На растворение оксида алюминия требуется:

$n(H_2SO_4\ прореаг.)=3n(Al_2O_3)=3\cdot0{,}1=0{,}3$ $моль$

Количество вещества серной кислоты, оставшейся в растворе:

$n(H_2SO_4\ ост.)=0{,}5-0{,}3=0{,}2$ $моль$

Масса серной кислоты, оставшейся в растворе:

$m(H_2SO_4\ ост.)=0{,}2\cdot98=19{,}6$ $г$

Масса образовавшегося раствора:

$m_{р-ра}=245+24{,}4=269{,}4$ $г$

Массовая доля кислоты в образовавшемся растворе:

$\omega(H_2SO_4)=\frac{19{,}6}{269{,}4}\cdot100\%=7{,}28\%$.