Расчет масы раствора и массовой доли кислоты


Расчет масы раствора гидроксида натрия

 

Задача 113.
При взаимодействии гидроксида натрия с алюминием выделился газ объёмом 0.672 л. Найдите массу раствора гидроксида натрия вступившего в реакцию, с массовой долей 20%.
Решение:
w = w%/100% = 20%/100% = 0,2.

Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:

в растворе с образованием тетрагидроксоалюмината натрия  натриятетрагидроксодиакваалюмината натрия (для решения задачи это не имеет значения):
Уравнение реакции имеет вид:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

или

2Al + 2NaOH + 10H2O = 2Na[Al(H2O)2(OH)4] + 3H2

Из уравнений реакций вытекае, что на образование 3 моль водорода затрачивается 2 моль гидроксида натрия. 

Отсюда 

2n(NaOH) = 3n(H2);
n(NaOH) = 2/3n(H2)

Рассчитаем количество выделенного газа, получим:

n(H2) = V(H2)/Vm = 0,672/22,4 = 0,03 моль.

Тогда

n(NaOH) = 2/3n(H2) =  (2 . 0,03)/3 = 0,02 моль.

Рассчитаем NaOH, получим;:

m(NaOH) = n(NaOH) . M(NaOH) = 0,02 моль . 40 г/моль = 0,8 г.

Рассчитаем фактическую массу раствора NaOH, получим:

m(p-pa) = m(NaOH)/w =  0,8/0,2 = 4 г.

Ответ: m(p-pa) = 4 г.
 



Расчет массовой доли серной кислоты в исходном растворе


Задача 114.
В раствор серной кислоты массой 79,5 г погрузили алюминиевую пластинку массой 5,4 г и через некоторое время извлекли ее; к этому моменту выделился газ объемом (н.у.) 3,36 дм3, а массовая доля серной кислоты стала в 2 раза меньше массовой доли соли. Рассчитайте массу пластинки после ее извлечения и массовую долю серной кислоты в исходном растворе.
Решение:
m(пластинки Al) = 5,4 г;
m(p-pa) = 79,5 г;
V(H2) = 3,36 дм3;
М[Al2(SO4)3] = 342 г/моль;
m2(пластинки Al) = ?
w%(H2SO4) = ?

Уравнение реакции имеет вид:

2Al + 3H2SO4(разб.) = Al2(SO4)3 + 3H2

Из уравнения вытекает, что на образование 3 моль водорода затрачивается 2 мол алюминия и образуется 1 моль соли, т.е.
2n(Al) = 3n(H2) или n(Al) = 2/3n(H2). Также n[Al2(SO4)3] = 3n(H2) или n[Al2(SO4)3] = 1/3n(H2).

Рассчет количество водорда:

n(H2) = V(H2)/Vm = 3,36/22,4 = 0,15 моль

Отсюда

n(Al) = 2/3n(H2) = 2/3 . 0,15 моль = 0,1 моль.

Рассчитаем массу потраченного на реакцию алюминия получим:

m(Al) =  n(Al) . M(Al) = 0,1 . 27 = 2,7 г.

Рассчитайте массу пластинки после ее извлечения:

m2(пластинки Al) = m(пластинки Al) - m(Al) = 5,4 - 2,7 = 2,7  г.

Рассчитаем массу полученной соли сульфата алюминия:

m[Al2(SO4)3] = n[Al2(SO4)3] . M[Al2(SO4)3] = (0,15/3) . 342 = 17,1 г.

Теперь рассчитаем массовую долю сульфата алюминия, получим:

w%[Al2(SO4)3] = {m[Al2(SO4)3] . 100%}/m(p-pa) = (17,1 г . 100%)/79,5 г = 21,5%.

Так как по условию задачи массовая доля серной кислоты в 2 раза меньше массовой доли соли, то тогда w%(H2SO4) = 2w%[Al2(SO4)3].

Тогда 

w%(H2SO4) = 2 . 21,5% = 43%.

Ответ: w%(H2SO4) = 43%; m2(пластинки Al) = 2,7 г.