Номер 35, страница 9 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 35, страница 9.

Условие.

35. К раствору, содержащему 53,4 г хлорида алюминия, последовательно добавили 96 г 50%-ного раствора гидроксида натрия, а затем еще 32 г этого же раствора. С помощью уравнений химических реакций опишите процессы, происходящие при этом. Рассчитайте массу вещества, которое получится в результате этого эксперимента.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(AlCl_3) = 53,4 \text{ г}$

$m_1(\text{р-ра } NaOH) = 96 \text{ г}$

$m_2(\text{р-ра } NaOH) = 32 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 50\% \text{ или } 0,5$

Найти:

$m(\text{продукта}) - ?$

Решение:

Процесс взаимодействия хлорида алюминия с гидроксидом натрия протекает в две стадии. Сначала образуется нерастворимый гидроксид алюминия, который является амфотерным соединением и при дальнейшем добавлении щелочи растворяется с образованием комплексной соли.

1. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

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

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

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

$M(Na[Al(OH)_4]) = 23 + 27 + 4 \cdot (16 + 1) = 118 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества хлорида алюминия в исходном растворе:

$n(AlCl_3) = \frac{m(AlCl_3)}{M(AlCl_3)} = \frac{53,4 \text{ г}}{133,5 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. Опишем первую стадию эксперимента: добавление 96 г 50%-ного раствора гидроксида натрия.

Найдем массу чистого $NaOH$ в первой порции раствора:

$m_1(NaOH) = m_1(\text{р-ра } NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 96 \text{ г} \cdot 0,5 = 48 \text{ г}$

Найдем количество вещества $NaOH$ в первой порции:

$n_1(NaOH) = \frac{m_1(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{48 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1,2 \text{ моль}$

Происходит реакция образования осадка гидроксида алюминия:

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

Согласно уравнению реакции, на 1 моль $AlCl_3$ требуется 3 моль $NaOH$. Проверим соотношение реагентов:

$\frac{n(AlCl_3)}{1} = \frac{0,4}{1} = 0,4$

$\frac{n_1(NaOH)}{3} = \frac{1,2}{3} = 0,4$

Соотношение стехиометрическое, значит, оба реагента прореагировали полностью. В результате образовался осадок гидроксида алюминия количеством вещества:

$n(Al(OH)_3) = n(AlCl_3) = 0,4 \text{ моль}$

4. Опишем вторую стадию эксперимента: добавление еще 32 г 50%-ного раствора гидроксида натрия.

Найдем массу чистого $NaOH$ во второй порции раствора:

$m_2(NaOH) = m_2(\text{р-ра } NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 32 \text{ г} \cdot 0,5 = 16 \text{ г}$

Найдем количество вещества $NaOH$ во второй порции:

$n_2(NaOH) = \frac{m_2(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{16 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

Эта порция щелочи реагирует с образовавшимся на первой стадии осадком гидроксида алюминия:

$Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Согласно этому уравнению, на 1 моль $Al(OH)_3$ требуется 1 моль $NaOH$. У нас есть 0,4 моль $Al(OH)_3$ и мы добавили 0,4 моль $NaOH$. Реагенты находятся в эквимолярном соотношении, поэтому осадок растворится полностью.

В результате реакции образуется растворимая комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия $Na[Al(OH)_4]$ количеством вещества:

$n(Na[Al(OH)_4]) = n(Al(OH)_3) = 0,4 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу полученного вещества (тетрагидроксоалюмината натрия), так как это конечный продукт, содержащий алюминий.

$m(Na[Al(OH)_4]) = n(Na[Al(OH)_4]) \cdot M(Na[Al(OH)_4]) = 0,4 \text{ моль} \cdot 118 \text{ г/моль} = 47,2 \text{ г}$

Ответ: в результате эксперимента получится 47,2 г тетрагидроксоалюмината натрия.