Question

При растворении 5,75 г натрия в воде получили раствор с массовой долей вещества 20%. К этому раствору добавили 44,5 г 15%-ного раствора хлорида алюминия. При этом образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: натрий реагирует с водой, образуя гидроксид натрия; затем щелочь взаимодействует с хлоридом алюминия, при этом часть $\ce{NaOH}$ остаётся в избытке; нужно найти её массовую долю в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}$$

$$\ce{AlCl3 + 4NaOH -> Na[Al(OH)4] + 3NaCl}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество натрия:

$$n(\ce{Na}) = \frac{m(\ce{Na})}{M(\ce{Na})} = \frac{5{,}75}{23} = 0{,}25 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению $n(\ce{NaOH}) = n(\ce{Na}) = 0{,}25$ моль.

Найдём массу гидроксида натрия:

$$m(\ce{NaOH}) = n(\ce{NaOH}) \cdot M(\ce{NaOH}) = 0{,}25 \cdot 40 = 10 	ext{ г}$$

Определим массу раствора гидроксида натрия:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{NaOH}) = \frac{m(\ce{NaOH})}{\omega(\ce{NaOH})} = \frac{10}{0{,}2} = 50 	ext{ г}$$

3) Найдём массу хлорида алюминия в растворе:

$$m(\ce{AlCl3}) = m_{	ext{р-ра}}(\ce{AlCl3}) \cdot \omega(\ce{AlCl3}) = 44{,}5 \cdot 0{,}15 = 6{,}675 	ext{ г}$$

Вычислим количество хлорида алюминия:

$$n(\ce{AlCl3}) = \frac{m(\ce{AlCl3})}{M(\ce{AlCl3})} = \frac{6{,}675}{133{,}5} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

4) По второму уравнению на 1 моль $\ce{AlCl3}$ требуется 4 моль $\ce{NaOH}$. Количество прореагировавшей щелочи:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 4 \cdot n(\ce{AlCl3}) = 4 \cdot 0{,}05 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Поскольку $n(\ce{NaOH}) = 0{,}25 > 0{,}2$ моль, щелочь находится в избытке.

Количество оставшегося гидроксида натрия:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}25 - 0{,}2 = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Его масса:

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}05 \cdot 40 = 2 	ext{ г}$$

5) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 50 + 44{,}5 = 94{,}5 	ext{ г}$$

6) Массовая доля щелочи в конечном растворе:

$$\omega(\ce{NaOH}) = \frac{m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{2}{94{,}5} \approx 0{,}0212 = 2{,}12\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии