Номер 12, страница 392 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 54. Алюминий - номер 12, страница 392.

Условие.

12. На растворение образца оксида алюминия понадобилось 20 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите массу 15%-ной соляной кислоты, необходимой для растворения образца такой же массы.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(NaOH) = 20 \text{ г}$
$\omega(NaOH) = 30\% = 0.3$
$\omega(HCl) = 15\% = 0.15$

$m_{р-ра}(NaOH) = 20 \text{ г} = 0.02 \text{ кг}$

Найти:

$m_{р-ра}(HCl) - ?$

Решение:

Сначала определим массу образца оксида алюминия, который прореагировал с гидроксидом натрия. Масса чистого гидроксида натрия ($NaOH$) в 20 г 30%-ного раствора составляет: $m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 20 \text{ г} \cdot 0.30 = 6 \text{ г}$.

Рассчитаем количество вещества $NaOH$, используя молярную массу $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$: $n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{6 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль}$.

Оксид алюминия ($Al_2O_3$) является амфотерным оксидом и реагирует с раствором щелочи по уравнению: $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$. Из стехиометрического соотношения видно, что количество вещества $Al_2O_3$ в два раза меньше количества вещества $NaOH$: $n(Al_2O_3) = \frac{1}{2} n(NaOH) = \frac{0.15 \text{ моль}}{2} = 0.075 \text{ моль}$.

Теперь можно найти массу образца оксида алюминия, зная его молярную массу $M(Al_2O_3) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 102 \text{ г/моль}$: $m(Al_2O_3) = n(Al_2O_3) \cdot M(Al_2O_3) = 0.075 \text{ моль} \cdot 102 \text{ г/моль} = 7.65 \text{ г}$.

Далее, по условию задачи, необходимо найти массу 15%-ной соляной кислоты ($HCl$) для растворения образца оксида алюминия такой же массы ($7.65 \text{ г}$). Реакция протекает по уравнению: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$. Количество вещества $Al_2O_3$ для этой реакции такое же: $n(Al_2O_3) = 0.075 \text{ моль}$.

По уравнению реакции, количество вещества $HCl$ в шесть раз больше количества вещества $Al_2O_3$: $n(HCl) = 6 \cdot n(Al_2O_3) = 6 \cdot 0.075 \text{ моль} = 0.45 \text{ моль}$.

Найдем массу чистого $HCl$, необходимого для реакции, используя молярную массу $M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$: $m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0.45 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} = 16.425 \text{ г}$.

Наконец, рассчитаем массу 15%-ного раствора соляной кислоты: $m_{р-ра}(HCl) = \frac{m(HCl)}{\omega(HCl)} = \frac{16.425 \text{ г}}{0.15} = 109.5 \text{ г}$.

Ответ: масса 15%-ной соляной кислоты составляет 109.5 г.