Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодня я хочу разобрать задачу на вытеснение одного металла другим, в которой достаточно простая химия переплелась с достаточно простой математикой. В результате получилась запутанная химическая коллизия. Итак, еще одна задача из сборника И.Ю. Белавина:
Решение
1. a)2Al+3HgCl2=2AlCl3+3Hg↓ (1)
2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑(2)
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ (3)
AlCl3 + 3NaOH= Al(OH)3↓+ 3NaCl (4)
Al(OH)3+ NaOH=Na(Al(OH)4)(5)
Возможность протекания реакций 4 и 5 определяется соотношением молей натрия и алюминия
б)n(HgCl2)=155*0,05*1,053/272=0,03 моль
nсумм(Н2)=11,648/22,4=0,52 моль
так как, согласно условию, ртуть восстановилась полностью,
n1(Al)=(2/3)*n(Hg Cl2)=0,02 моль
m1(Al)=0,02*27=0,54г
2. а)m2(Al)+m3(Na)=12,7-0,54=12,16 г
n2(H2)+n3(H2)=0,52 моль
пусть n2(Al)=x, n3(Na)=y,тогда составим систему:
27х+23у=12,16
1,5х+0,5у=0,52
Откуда х=0,28 моль, у= 0,2 моль
n2(Al)= 0,28 моль, n3(Na)= 0,2 моль
n сумм (Al)= n2(Al)+ n1(Al)=0,3 моль
Найдем массовые доли металлов в сплаве:
W(Na)=m(Na)/(m(Na)+m(Al)=0,2*23/(0,2*23+0,3*27)=0,362=36,2%
W(Al)=100-36,2=63,8%
3. Найдем состав осадка:
А)В осадке будут ртуть и гидроксид алюминия
n(Hg)= n(HgCl2)=0,03 моль
б) Найдем n(Al(OH)3, образовавшегося по реакциям 2,4, n(NaOH),затраченного на эти реакции, и n(NaOH), оставшегося на 5 реакцию:
n2(Al(OH)3= n2(Al)= 0,28 моль, n4(Al(OH)3= n1(Al)=0,02 моль , n4(NaOH)=3n1(Al)=0,06 моль
nсумм(Al(OH)3=0,3 моль, n5(NaOH)= n3(Na)- n4(NaOH)=0,2-0,06=0,14 моль
Т.о., к началу протекания 5 реакции в растворе находились 0,3 моль (Al(OH)3 и 0,14 моль NaOH
В) согласно стехиометрии реакции 5 щелочь в недостатке,
Поэтому : nнепрореаг(Al(OH)3= nсумм(Al(OH)3- n5(NaOH)=0, 16 моль
Следовательно, состав осадка – 0,03 моль ртути и 0, 16 моль гидроксида алюминия
4.Состав оставшегося раствора:
Na(Al(OH)4)- 0, 14 моль, NaCl- 0,06 моль
m(раствора)=12,7+155*1,053-0,52*2-0,03*201-0,16*78=156,365 г
W(NaCl)=0,06*58,5/156,365=0,0224=2,24%
W(Na(Al(OH)4))=0,14*118/156,365=0,01056=10,56%
Ответ: W(Al)=100-36,2=63,8%, состав осадка – 0,03 моль ртути и 0, 16 моль гидроксида алюминия, W(NaCl)= 2,24%
W(Na(Al(OH)4))= 10,56%
Всего доброго!
