Задание 34 ЕГЭ по химии · FD602A
Химические расчёты · 75 заданий
При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 73,2 г добавили к 663,6 г 15%-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля соды в растворе уменьшилась в полтора раза. Вторую часть массой 24,4 г полностью растворили при нагревании в 245 г 20%-ного раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При нагревании нитрат алюминия разлагается с образованием оксида алюминия:
4Al(NO3)3 → (t) 2Al2O3+12NO2+3O2
Твёрдый остаток состоит из непрореагировавшего Al(NO3)3 и образовавшегося Al2O3. В первой части остатка нитрат алюминия реагирует с карбонатом натрия:
2Al(NO3)3+3Na2CO3+3H2O→ 2Al(OH)3↓+3CO2↑+6NaNO3
Масса карбоната натрия в исходном растворе: m(Na2CO3)=663,6·0,15=99,54 г. После добавления остатка массовая доля соды стала равна 15%:1,5=10%? Нет, по условию она уменьшилась в полтора раза, поэтому w(Na2CO3)=15%/1,5=10%.
Пусть в первой части содержится x моль Al(NO3)3. Тогда расходуется 1,5x моль Na2CO3, образуется 1,5x моль CO2 и x моль Al(OH)3. Масса оставшейся соды: 99,54-1,5x·106=99,54-159x г. Масса раствора после реакции: 663,6+73,2-1,5x·44-x·78=736,8-144x г.
Составляем уравнение для массовой доли соды:
99,54-159x736,8-144x=0,10
Решение уравнения: 99,54-159x=73,68-14,4x; 144,6x=25,86; x=0,17884 моль. Масса нитрата алюминия в первой части: m(Al(NO3)3)=0,17884·213=38,09 г.
Масса оксида алюминия в первой части: m(Al2O3)=73,2-38,09=35,11 г. Следовательно, во второй части массой 24,4 г содержится оксида алюминия: m2(Al2O3)=35,11·24,473,2=11,70 г.
Оксид алюминия растворяется в серной кислоте:
Al2O3+3H2SO4→ Al2(SO4)3+3H2O
Количество вещества оксида алюминия во второй части: n(Al2O3)=11,70102=0,1147 моль. На реакцию расходуется n(H2SO4)=3·0,1147=0,3441 моль, масса кислоты: m(H2SO4)=0,3441·98=33,72 г.
В исходном растворе содержалось m0(H2SO4)=245·0,20=49,0 г. После реакции осталось m(H2SO4)=49,0-33,72=15,28 г. Масса образовавшегося раствора равна 245+24,4=269,4 г.
Массовая доля серной кислоты в образовавшемся растворе: w(H2SO4)=15,28269,4·100%=5,67%.
4Al(NO3)3 → (t) 2Al2O3+12NO2+3O2
Твёрдый остаток состоит из непрореагировавшего Al(NO3)3 и образовавшегося Al2O3. В первой части остатка нитрат алюминия реагирует с карбонатом натрия:
2Al(NO3)3+3Na2CO3+3H2O→ 2Al(OH)3↓+3CO2↑+6NaNO3
Масса карбоната натрия в исходном растворе: m(Na2CO3)=663,6·0,15=99,54 г. После добавления остатка массовая доля соды стала равна 15%:1,5=10%? Нет, по условию она уменьшилась в полтора раза, поэтому w(Na2CO3)=15%/1,5=10%.
Пусть в первой части содержится x моль Al(NO3)3. Тогда расходуется 1,5x моль Na2CO3, образуется 1,5x моль CO2 и x моль Al(OH)3. Масса оставшейся соды: 99,54-1,5x·106=99,54-159x г. Масса раствора после реакции: 663,6+73,2-1,5x·44-x·78=736,8-144x г.
Составляем уравнение для массовой доли соды:
99,54-159x736,8-144x=0,10
Решение уравнения: 99,54-159x=73,68-14,4x; 144,6x=25,86; x=0,17884 моль. Масса нитрата алюминия в первой части: m(Al(NO3)3)=0,17884·213=38,09 г.
Масса оксида алюминия в первой части: m(Al2O3)=73,2-38,09=35,11 г. Следовательно, во второй части массой 24,4 г содержится оксида алюминия: m2(Al2O3)=35,11·24,473,2=11,70 г.
Оксид алюминия растворяется в серной кислоте:
Al2O3+3H2SO4→ Al2(SO4)3+3H2O
Количество вещества оксида алюминия во второй части: n(Al2O3)=11,70102=0,1147 моль. На реакцию расходуется n(H2SO4)=3·0,1147=0,3441 моль, масса кислоты: m(H2SO4)=0,3441·98=33,72 г.
В исходном растворе содержалось m0(H2SO4)=245·0,20=49,0 г. После реакции осталось m(H2SO4)=49,0-33,72=15,28 г. Масса образовавшегося раствора равна 245+24,4=269,4 г.
Массовая доля серной кислоты в образовавшемся растворе: w(H2SO4)=15,28269,4·100%=5,67%.
Пример ответа
Массовая доля серной кислоты в образовавшемся растворе равна 5,67%.
Похожие задания
34Через 640 г 20%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не…Химические расчёты · 75 заданий · EDF5C534Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не…Химические расчёты · 75 заданий · EE293A34Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору…Химические расчёты · 75 заданий · EE498434К 117,6 г 25%-ного раствора серной кислоты добавили 16 г оксида железа(III). После окончания реакции в…Химические расчёты · 75 заданий · F0638A34При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток…Химические расчёты · 75 заданий34Растворимость безводного сульфида натрия Na2S при некоторой температуре составляет 15,6 г на 100 г воды. При…Химические реакции · 2 заданий · 0110A0
Нужен репетитор по химии?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по химии в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.