Здравствуйте, уважаемые читатели!
Я продолжаю цикл статей, посвященных разработке тренажера по 34 задаче (ЕГЭ по химии). Задачи в предыдущих 2 статьях были ориентированы на реакции, протекающие в растворах , а также с участием твердых веществ. В сегодняшней задаче эти процессы также имеются, но приоритет - за образованием (использованием) газов. Помимо этого, в задаче задействованы процессы с образованием и разрушением комплексных солей, "атомистика", смеси, растворимость, трубки. Как и в предыдущих задачах, информация, выделенная курсивом, носит вариативный характер и может быть изменена в самом широком диапазоне, не нарушающем логические взаимосвязи.
Итак, задача № 3 (из тренажера по 34 задаче).
Смесь алюминия и нитрида алюминия (массовая доля алюминия 79,41% ) полностью растворили при нагревании в 100 г раствора едкого натра.
Смесь выделившихся газов пропустили через трубку с нагретым оксидом меди. Масса трубки уменьшилась на 4,8 г.
К полученному раствору добавляли насыщенный раствор хлорида аммония до тех пор, пока не прекратилось выделение газа. На это было затрачено 59,2 г раствора.
(растворимость хлорида аммония в условиях опыта 37,2 г на 100 г воды).
Найти процентную концентрацию раствора щелочи, взятого для растворения исходной смеси.
Решение
1. Разберемся с составом исходной смеси.
Пусть n(Al)=x моль, n(AlN)=y моль, тогда:
27(х+у)/(27х+41у)=0,7941, откуда х=у (1)
2. Разберем процессы, протекавшие при растворении смеси в щелочи и пропускании смеси полученных газов через трубку с раскаленным оксидом меди:
а)2Al+2NaOH+6H2O=2Na(Al(OH)4)+3H2 (2)
n(H2)=1,5x
AlN+NaOH+3H2O=Na(Al(OH)4)+NH3 (3)
n(NH3)=y
б)H2+CuO=Cu+H2O (4)
n4(CuO)=n(H2)=1,5x
2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O (5)
n5(CuO)=1,5n(NH3)=1,5y
nсумм(CuO)=1,5x+1,5y
Уменьшение массы трубки произошло за счет реакций (4) и (5).
4,8 г= m(O). n(O)=4.8/16=0,3 моль. ncумм(CuO)= n(O)=0,3 моль
т.о. 1,5x+1,5y = 0,3 (6)
Объединив выражения (1) и (6), получим систему:
х=у
1,5x+1,5y = 0,3
Откуда х=у=0, 1 моль
т.о. состав исходной смеси:
n(Al)=0, 1 моль, n(AlN)=0, 1 моль
в) состав полученного раствора: Na(Al(OH)4) и, предположительно, избыточная щелочь
n (Na(Al(OH)4))=x+y=0,2 моль
3. Разберем процессы, протекавшие при смешивании оставшегося раствора с насыщенным раствором хлорида аммония:
а)Na(Al(OH)4) +NH4Cl=NH3+NaCl+Al(OH)3+H2O (7)
NaOH (изб)+NH4Cl=NaCl+NH3+H2O (8)
б)n(NH4Cl)=59,2* 37,2/(137,2*53,5)=0,3 моль
n(NH4Cl)= n7(NH4Cl)+n8(NH4Cl).
n7(NH4Cl)=n (Na(Al(OH)4))=0,2моль, тогда n8(NH4Cl)=0,3-0,2=0,1 моль
в) nисх(NaOH) =n2(NaOH)+n3(NaOH)+n8(NaOH)= 02+0,1=0,3 моль
4. Исходная концентрация щелочи:
W)NaOH)=nисх(NaOH)*40/mисх. рра= 0,3*40/100=0,12=12%.
Ответ : 12%
Всего доброго!
