Question

Смесь безводных сульфата алюминия и сульфата меди(II) добавили к избытку разбавленного раствора гидроксида натрия. При этом образовалось 4,9 г осадка. Если эту же смесь добавить к раствору нитрата бария, то выделится 46,6 г осадка. Определите массовую долю сульфата алюминия в исходной смеси. 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: найти количество вещества каждого сульфата через осадки, образующиеся в двух разных условиях, затем вычислить массовую долю.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{Al2(SO4)3 + 8NaOH -> 2Na[Al(OH)4] + 3Na2SO4}$$

$$\ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}$$

$$\ce{Al2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 -> 3BaSO4 v + 2Al(NO3)3}$$

$$\ce{CuSO4 + Ba(NO3)2 -> BaSO4 v + Cu(NO3)2}$$

**Расчёты:**

При добавлении к раствору гидроксида натрия образуется осадок гидроксида меди(II), так как гидроксид алюминия растворяется в избытке щёлочи.

Вычислим количество вещества $\ce{Cu(OH)2}$:

$$n_{\ce{Cu(OH)2}} = \frac{m_{\ce{Cu(OH)2}}}{M_{\ce{Cu(OH)2}}} = \frac{4{,}9}{98} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

По стехиометрии реакции [2]:

$$n_{\ce{CuSO4}} = n_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Масса сульфата меди(II):

$$m_{\ce{CuSO4}} = n_{\ce{CuSO4}} \cdot M_{\ce{CuSO4}} = 0{,}05 \cdot 160 = 8 	ext{ г}$$

При добавлении к раствору нитрата бария образуется осадок сульфата бария из обоих сульфатов.

Вычислим общее количество вещества $\ce{BaSO4}$:

$$n_{\ce{BaSO4}} = \frac{m_{\ce{BaSO4}}}{M_{\ce{BaSO4}}} = \frac{46{,}6}{233} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Из реакции [4] количество $\ce{BaSO4}$, образовавшегося из $\ce{CuSO4}$:

$$n_{\ce{BaSO4}}^{(4)} = n_{\ce{CuSO4}} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Из реакции [3] количество $\ce{BaSO4}$, образовавшегося из $\ce{Al2(SO4)3}$:

$$n_{\ce{BaSO4}}^{(3)} = n_{\ce{BaSO4}} - n_{\ce{BaSO4}}^{(4)} = 0{,}2 - 0{,}05 = 0{,}15 	ext{ моль}$$

По стехиометрии реакции [3] (3 моля $\ce{BaSO4}$ на 1 моль $\ce{Al2(SO4)3}$):

$$n_{\ce{Al2(SO4)3}} = \frac{n_{\ce{BaSO4}}^{(3)}}{3} = \frac{0{,}15}{3} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Масса сульфата алюминия:

$$m_{\ce{Al2(SO4)3}} = n_{\ce{Al2(SO4)3}} \cdot M_{\ce{Al2(SO4)3}} = 0{,}05 \cdot 342 = 17{,}1 	ext{ г}$$

Масса исходной смеси:

$$m_{	ext{смеси}} = m_{\ce{CuSO4}} + m_{\ce{Al2(SO4)3}} = 8 + 17{,}1 = 25{,}1 	ext{ г}$$

Массовая доля сульфата алюминия:

$$\omega_{\ce{Al2(SO4)3}} = \frac{m_{\ce{Al2(SO4)3}}}{m_{	ext{смеси}}} = \frac{17{,}1}{25{,}1} = 0{,}681 = 68{,}1\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии