Полное решение
- Запишем уравнения реакций:
(1) 4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 ↑ + 3O2 ↑
(2) 2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 ↓ + 3CO2 ↑ + 6NaNO3
(3) Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
- Вычислим количество вещества исходных реагентов и продуктов:
mисх.(Na2CO3) = ω • mр-ра = 0,15 • 663,6 = 99,54 г
nисх.(Na2CO3) = m : M = 99,54 : 106 = 0,94 моль
Пусть в твердом остатке х моль Al(NO3)3
тогда nпрореаг.(Na2CO3) = 1,5x моль, n(Al(OH)3) = x моль, n(CO2) = 1,5x моль
mост.(Na2СO3) = mисх.(Na2CO3) − mпрореаг.(Na2CO3) = 99,54 − 106 • 1,5x = 99,54 − 159x г
m2(Al(NO3)3) = M • n = 213x г
m(Al(OH)3) = M • n = 78x г
m(CO2) = M • n = 44 • 1,5x = 66x г
Cоставим уравнение:
(99,54 − 159x) : (213x + 663,6 − 78x − 66x) = 0,1
x = 0,2 моль Al(NO3)3 в первой части твердого остатка
m(H2SO4) = ω • mр-ра = 0,2 • 245 = 49 г
nисх.(H2SO4) = m : M = 49 : 98 = 0,5 моль
- Вычислим количество вещества продуктов реакции:
mв перв. части(Al2O3) = 73,2 − 213 • 0,2 = 30,6 г
Вторая часть твердого остатка в 73,2 : 24,4 = 3 раза меньше, чем первая
mво вт. части(Al2O3) = 30,6 : 3 = 10,2 г
nво вт. части(Al2O3) = m : M = 10,2 : 102 = 0,1 моль
nост.(H2SO4) = nисх.(H2SO4) − nпрореаг.(H2SO4) = 0,5 − 0,1 • 3 = 0,2 моль
- Вычислим массовую долю серной кислоты в итоговом растворе:
m(H2SO4) = n • M = 0,2 • 98 = 19,6 г
mfin р-ра = mвт. части + mр-ра(H2SO4) = 24,4 + 245 = 269,4 г
ω(H2SO4) = 19,6 : 269,4 • 100% = 7,28%
