1. Запишем уравнения реакций:

(1) 2Al + 3CuSO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3Cu↓

(2) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

(3) Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH = 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂SO₄

2. Вычислим массу и количество вещества исходных реагентов:

Пусть в реакцию (1) вступило 2x моль Al, тогда

n(Cu) = n(AI) : 2 • 3 = 3х моль

Δm = m(Cu) − m(Al) = 64 • 3х − 27 • 2х = 13,8 г (масса пластинки увеличилась)

192х − 54х = 13,8; х = 0,1 моль

n(AI) = 0,1 • 2 = 0,2 моль

n(Cu) = 0,1 • 3 = 0,3 моль

m(CuSO₄) = ω • m_p-pa = 0,2097 • 457,8 = 96 г

n_исх. (CuSO₄) = m : М = 96 : 160 = 0,6 моль

m(NaOH) = ω • m_p-pa = 0,1474 • 380 = 56 г

3. Вычислим количество вещества и массу веществ в конечном растворе:

n(Na[Al(OH)₄]) = n(Al₂(SO₄)₃) • 2 = n(AI) = 0,2 моль

n_{прореаг.} (CuSO₄) = n(Cu) = 0,3 моль

n_ост. (CuSO₄) = n(Cu(OH)₂) = 0,6 − 0,3 = 0,3 моль

m₁(H₂O) = m_р-ра (CuSO₄) − m(CuSO₄) = 457,8 − 96 = 361,8 г

m₂(H₂O) = m_р-ра (NaOH) − m(NaOH) = 380 − 56 = 324 г

n_общ. (H₂O) = m : М = (361,8 + 324) : 18 = 38,1 моль

4. Вычислим массовую долю водорода в растворе:

n_общ. (H) = n(Na[Al(OH)₄]) • 4 + n_общ. (H₂O) • 2

n_общ. (H) = 0,2 • 4 + 38,1 • 2 = 77 моль

m (H) = M • n = 1 • 77 = 77 г

m _{итог. р-ра} = m_р-ра (CuSO₄) − Δm­ + m_р-ра (NaOH) – m(Cu(OH)₂)

m _{итог. р-ра} = 457,8 – 13,8 + 380 – 0,3 • 98 = 794,6 г

ω(H) = 77 : 794,6 • 100% = 9,69%