Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля серы меньше массовой доли кислорода в 5 раз, растворили в воде с образованием раствора массой 722,4 г. Полученный раствор подвергли электролизу до выделения на аноде 35,84 л (н. у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 424 г 10%-го раствора карбоната натрия, после всех реакций его массовая доля уменьшилась в 10 раз. Определите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Определим формулу кристаллогидрата. Для этого примем, что в молекуле кристаллогидрата на 1 моль $\ChemForm Al_2 ( SO_4 ) _3$ приходится x моль $\ChemFormH_2O$
$M\rm ( крист. ) = \it M\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) + \it x \cdot M\rm ( H_2O )$
$\omega\rm ( S ) = $\frac{3 \cdot \it M\rm ( S )}{\it M ( крист. )}$ = \frac{3 \cdot 32}{342 + 18 \cdot x}$
$\omega\rm ( O ) = $\frac{( 12 + \it x ) \cdot M \rm ( O )}{\it M ( крист. )}$ = \frac{( 12 + \it x ) \cdot \rm 16}{342 + 18 \cdot \it x}$
$\frac{\omega\rm ( S )}{\omega\rm ( O )} = $\frac{3 \cdot 32}{( 12 + x ) \cdot 16}$ = \frac{1}{5}$
$x = 18$
Формула кристаллогидрата — $\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O$
Запишем уравнения реакций:
$\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 18H_2O ( 1 )$
$\ChemForm2H_2O = 2H_2 + O_2 ( 2 )$
$\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al ( OH ) _3 + 3Na_2SO_4 + 3CO_2 ( 3 )$
2. На аноде после электролиза будет выделяться кислород:
$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{35,84}{22,4}$ = 1,6моль$
$\nu_эл - з\rm ( H_2O ) = 2\nu\rm ( O_2 ) = 3,2моль$
$\it m_эл - з\rm ( H_2O ) = 3,2 \cdot 18 = 57,6 г$
3. Определим количество кристаллогидрата исходя из массовой доли карбоната натрия после протекания всех реакций. Обозначим за y количество прореагировавшего сульфата алюминия, тогда количество прореагировавшего карбоната натрия 3y:
$\nu_прореаг.\rm ( Na_2CO_3 ) = \nu\rm ( CO_2 ) = 3\it yмоль$
$\nu\rm ( Al ( OH ) _3 ) = 2\it yмоль$
$\it m_исх\rm ( Na_2CO_3 ) = 424 \cdot 0,1 = 42,4г$
$\it m\rm ( раствора ) = \it m_раствора\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) - \it m_эл - з\rm ( H_2O ) + $
$ + \it m_раствора\rm ( Na_2CO_3 ) - \it m\rm ( Al ( OH ) _3 ) - \it m\rm ( CO_2 )$
$\it m\rm ( раствора ) = 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y = \rm 1088,8 - 288\it y г$ $\it m\rm ( раствора ) = 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y =$
$= \rm 1088,8 - 288\it y г$ $\it m\rm ( раствора ) =$
$= 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y =$
$= \rm 1088,8 - 288\it y г$
$\it m_изб.\rm ( Na_2CO_3 ) = 42,4 - 106 \cdot 3\it yг$
$\omega\rm ( Na_2CO_3 ) = $\frac{42,4 - 318 \cdot \it y}{1088,8 - 288 \cdot \it y}$ = 0,01$
$y = 0,1 моль$
4. Определим массу растворенного кристаллогидрата:
$\nu\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) = \nu\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O ) = 0,1моль$
$\it m\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O ) = 0,1 \cdot 666 = 66,6 г$
$M\rm ( крист. ) = \it M\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) + \it x \cdot M\rm ( H_2O )$
$\omega\rm ( S ) = $\frac{3 \cdot \it M\rm ( S )}{\it M ( крист. )}$ = \frac{3 \cdot 32}{342 + 18 \cdot x}$
$\omega\rm ( O ) = $\frac{( 12 + \it x ) \cdot M \rm ( O )}{\it M ( крист. )}$ = \frac{( 12 + \it x ) \cdot \rm 16}{342 + 18 \cdot \it x}$
$\frac{\omega\rm ( S )}{\omega\rm ( O )} = $\frac{3 \cdot 32}{( 12 + x ) \cdot 16}$ = \frac{1}{5}$
$x = 18$
Формула кристаллогидрата — $\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O$
Запишем уравнения реакций:
$\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 18H_2O ( 1 )$
$\ChemForm2H_2O = 2H_2 + O_2 ( 2 )$
$\ChemFormAl_2 ( SO_4 ) _3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al ( OH ) _3 + 3Na_2SO_4 + 3CO_2 ( 3 )$
2. На аноде после электролиза будет выделяться кислород:
$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{35,84}{22,4}$ = 1,6моль$
$\nu_эл - з\rm ( H_2O ) = 2\nu\rm ( O_2 ) = 3,2моль$
$\it m_эл - з\rm ( H_2O ) = 3,2 \cdot 18 = 57,6 г$
3. Определим количество кристаллогидрата исходя из массовой доли карбоната натрия после протекания всех реакций. Обозначим за y количество прореагировавшего сульфата алюминия, тогда количество прореагировавшего карбоната натрия 3y:
$\nu_прореаг.\rm ( Na_2CO_3 ) = \nu\rm ( CO_2 ) = 3\it yмоль$
$\nu\rm ( Al ( OH ) _3 ) = 2\it yмоль$
$\it m_исх\rm ( Na_2CO_3 ) = 424 \cdot 0,1 = 42,4г$
$\it m\rm ( раствора ) = \it m_раствора\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) - \it m_эл - з\rm ( H_2O ) + $
$ + \it m_раствора\rm ( Na_2CO_3 ) - \it m\rm ( Al ( OH ) _3 ) - \it m\rm ( CO_2 )$
$\it m\rm ( раствора ) = 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y = \rm 1088,8 - 288\it y г$ $\it m\rm ( раствора ) = 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y =$
$= \rm 1088,8 - 288\it y г$ $\it m\rm ( раствора ) =$
$= 722,4 - 57,6 + 424 - 78 \cdot 2 \it y - \rm 44 \cdot 3 \it y =$
$= \rm 1088,8 - 288\it y г$
$\it m_изб.\rm ( Na_2CO_3 ) = 42,4 - 106 \cdot 3\it yг$
$\omega\rm ( Na_2CO_3 ) = $\frac{42,4 - 318 \cdot \it y}{1088,8 - 288 \cdot \it y}$ = 0,01$
$y = 0,1 моль$
4. Определим массу растворенного кристаллогидрата:
$\nu\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 ) = \nu\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O ) = 0,1моль$
$\it m\rm ( Al_2 ( SO_4 ) _3 \cdot 18H_2O ) = 0,1 \cdot 666 = 66,6 г$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 174472 • Задание №26
Напишите уравнения реакций, соответствующие схеме:
$\ChemFormFeCO_3 \to FeO \to FeCl_2 \to FeS \to FeSO_4$
Д...
ID 174614 • Задание №27
Используя только реактивы из приведенного перечня, запишите молекулярные уравнения двух реакций, которые харак...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...