Номер 11, страница 392 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 54. Алюминий - номер 11, страница 392.

Условие.

11. К 160,2 г 25%-ного раствора хлорида алюминия добавили 190 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массу образовавшегося при этом осадка.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{р-ра } AlCl_3) = 160,2 \text{ г}$

$\omega(AlCl_3) = 25\% = 0,25$

$m(\text{р-ра } NaOH) = 190 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 20\% = 0,20$

Найти:

$m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

При смешивании растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия протекает реакция с образованием осадка гидроксида алюминия:

$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Гидроксид алюминия является амфотерным, поэтому он может реагировать с избытком щелочи, образуя растворимый комплекс:

$Al(OH)_3 + NaOH_{\text{изб.}} \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

1. Вычислим массы чистых веществ в исходных растворах:

$m(AlCl_3) = m(\text{р-ра } AlCl_3) \cdot \omega(AlCl_3) = 160,2 \text{ г} \cdot 0,25 = 40,05 \text{ г}$

$m(NaOH) = m(\text{р-ра } NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 190 \text{ г} \cdot 0,20 = 38 \text{ г}$

2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(AlCl_3) = 27 + 3 \cdot 35,5 = 133,5 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$M(Al(OH)_3) = 27 + 3 \cdot (16 + 1) = 78 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) реагентов:

$n(AlCl_3) = \frac{m(AlCl_3)}{M(AlCl_3)} = \frac{40,05 \text{ г}}{133,5 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{38 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,95 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке. По уравнению реакции (1) на 1 моль $AlCl_3$ требуется 3 моль $NaOH$.

Найдем, какое количество $NaOH$ необходимо для реакции с 0,3 моль $AlCl_3$:

$n_{\text{прореаг.}}(NaOH) = 3 \cdot n(AlCl_3) = 3 \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,9 \text{ моль}$

Так как в наличии имеется 0,95 моль $NaOH$, а для реакции требуется 0,9 моль, то гидроксид натрия находится в избытке. Расчет образования осадка ведем по недостатку, то есть по $AlCl_3$.

5. Найдем количество вещества образовавшегося осадка $Al(OH)_3$ по уравнению (1):

$n_{\text{обр.}}(Al(OH)_3) = n(AlCl_3) = 0,3 \text{ моль}$

6. Вычислим количество вещества избыточного гидроксида натрия:

$n_{\text{изб.}}(NaOH) = n_{\text{исх.}}(NaOH) - n_{\text{прореаг.}}(NaOH) = 0,95 \text{ моль} - 0,9 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

7. Этот избыток $NaOH$ будет реагировать с образовавшимся осадком $Al(OH)_3$ по уравнению (2). По этому уравнению 1 моль $NaOH$ реагирует с 1 моль $Al(OH)_3$. Следовательно, 0,05 моль избыточного $NaOH$ растворят 0,05 моль $Al(OH)_3$.

$n_{\text{раств.}}(Al(OH)_3) = n_{\text{изб.}}(NaOH) = 0,05 \text{ моль}$

8. Найдем количество вещества осадка, оставшегося после реакции с избытком щелочи:

$n_{\text{ост.}}(Al(OH)_3) = n_{\text{обр.}}(Al(OH)_3) - n_{\text{раств.}}(Al(OH)_3) = 0,3 \text{ моль} - 0,05 \text{ моль} = 0,25 \text{ моль}$

9. Вычислим массу оставшегося осадка:

$m(\text{осадка}) = n_{\text{ост.}}(Al(OH)_3) \cdot M(Al(OH)_3) = 0,25 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} = 19,5 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 19,5 г.