Номер 5, страница 170 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 47. Важнейшие соединения алюминия. Подумай, ответь, выполни... - номер 5, страница 170.

Условие.

5. Дано 40 г раствора, содержащего 5% хлорида алюминия. Сколько потребуется миллилитров раствора $(\rho = 1,2 \text{ г/см}^3)$, содержащего 0,2 массовой доли, или 20%, гидроксида натрия, чтобы хлорид алюминия полностью превратить в тетрагидроксоалюминат натрия?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра(AlCl_3)} = 40 \text{ г}$

$\omega(AlCl_3) = 5\% = 0,05$

$\rho_{р-ра(NaOH)} = 1,2 \text{ г/см}^3 = 1,2 \text{ г/мл}$

$\omega(NaOH) = 20\% = 0,2$

Найти:

$V_{р-ра(NaOH)}$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. Хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия. Поскольку в условии указано образование тетрагидроксоалюмината натрия, это означает, что гидроксид натрия взят в избытке. Реакция протекает в две стадии, но для расчетов можно использовать суммарное уравнение:

$AlCl_3 + 4NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4] + 3NaCl$

2. Найдем массу чистого хлорида алюминия ($AlCl_3$) в исходном растворе:

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

3. Рассчитаем молярную массу хлорида алюминия и определим его количество вещества (в молях):

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

$n(AlCl_3) = \frac{m(AlCl_3)}{M(AlCl_3)} = \frac{2 \text{ г}}{133,5 \text{ г/моль}} \approx 0,01498 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, для полного превращения 1 моль $AlCl_3$ требуется 4 моль $NaOH$. Найдем количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH) = 4 \cdot n(AlCl_3) = 4 \cdot \frac{2 \text{ г}}{133,5 \text{ г/моль}} = \frac{8}{133,5} \text{ моль} \approx 0,0599 \text{ моль}$

5. Вычислим массу гидроксида натрия, необходимую для реакции. Молярная масса $NaOH$ равна:

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

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = \frac{8}{133,5} \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = \frac{320}{133,5} \text{ г} \approx 2,397 \text{ г}$

6. Теперь найдем массу 20%-го раствора гидроксида натрия, содержащего вычисленную массу $NaOH$:

$m_{р-ра(NaOH)} = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{2,397 \text{ г}}{0,2} \approx 11,985 \text{ г}$

7. Зная массу и плотность раствора $NaOH$, найдем его объем. Учитывая, что $1 \text{ см}^3 = 1 \text{ мл}$:

$V_{р-ра(NaOH)} = \frac{m_{р-ра(NaOH)}}{\rho_{р-ра(NaOH)}} = \frac{11,985 \text{ г}}{1,2 \text{ г/мл}} \approx 9,9875 \text{ мл}$

Округляя до сотых, получаем 9,99 мл.

Ответ: потребуется 9,99 мл раствора гидроксида натрия.