Question

К 380 мл раствора карбоната натрия с массовой долей соли 10% и плотностью 1,046 г/мл постепенно при перемешивании добавляли раствор хлорида алюминия с молярной концентрацией соли 2,5 моль/л и плотностью 1,06 г/мл до того момента,  когда началось выделение газа. Рассчитайте массовые доли веществ в растворе, который получится при постепенном добавлении того же объема такого же раствора карбоната натрия к раствору хлорида алюминия той же концентрации и того же объема, который был затрачен в первом опыте.

Answer 1

1) В первом случае вначале в избытке был карбонат натрия, поэтому выделение газа началось только тогда, когда весь карбонат перешел в гидрокарбонат, поэтому здесь реакция прошла строго по следующему уравнению реакции:
AlCl3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O -> 3 NaHCO3 + Al(OH)3¯ + 3 NaCl
m(раствора Na2CO3) = 380ּ 1,046 = 397,5 г;
n(Na2CO3) = 397,5ּ 0,1 / 106 = 0,375 моль;
n(AlCl3) = 0,375 / 3 = 0,125 моль.
m(раствора AlCl3) = (0,125 / 2,5)ּ 1000ּ 1,06 = 53 г.
2) При обратном порядке смешивания растворов вначале в избытке хлорид алюминия, т.е. сильно кислая среда за счет гидролиза, поэтому сразу начинается выделение углекислого газа:
Было: 0,375 0,125
3 Na2CO3 +2 AlCl3 +3 H2O -> 3 CO2­+2 Al(OH)3¯+6 NaCl+(Na2CO3)
Прореагировало: 0,1875 0,125 стало: 0,1875 0,125 0,375 0,1875
3) Определяем массовые доли веществ в конечном растворе:
m(конечного раствора) = m(раствора Na2CO3) + m(раствора AlCl3) – m(CO2) –
m(Al(OH)3) = 397,5 + 53 - 0,1875ּ 44 – 0,125ּ 78 = 432,5 г.
w(NaCl) = 0,375ּ 58,5 / 432,5 = 0,0507;
w(Na2CO3) = 0,1875ּ 106 / 432,5 = 0,046.
Ответ: w(NaCl) = 5,07 %; w(Na2CO3) = 4,6 %.