34

Решение: Расчёт массы нитрата алюминия

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Химические расчёты
ВысокаяФИПИD65749Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 11 шагов
Условие

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. При этом выделилось 10,08 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Для полного растворения образовавшегося твёрдого остатка необходимо затратить 60 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. При этом образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массу исходного образца нитрата алюминия.

Запишите уравнения реакций, указанных в условии, и приведите все необходимые вычисления с единицами измерения.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

11 шагов
1

Уравнение термического разложения нитрата алюминия:

$$4\mathrm{Al(NO_3)_3}\xrightarrow{t}2\mathrm{Al_2O_3}+12\mathrm{NO_2}+3\mathrm{O_2}$$
2

Найдём общее количество выделившейся газовой смеси:

$$n_{\text{газов}}=\frac{V}{V_m}=\frac{10{,}08\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}45\ \mathrm{моль}$$
3

Согласно уравнению реакции из 4 моль $\mathrm{Al(NO_3)_3}$ образуется 15 моль газов. Поэтому количество разложившегося нитрата алюминия равно:

$$n_{\text{разл.}}=0{,}45\cdot\frac{4}{15}=0{,}12\ \mathrm{моль}$$
4

Количество образовавшегося оксида алюминия:

$$n(\mathrm{Al_2O_3})=0{,}12\cdot\frac{2}{4}=0{,}06\ \mathrm{моль}$$
5

Запишем уравнения взаимодействия веществ твёрдого остатка с гидроксидом натрия. Для оксида алюминия:

$$\mathrm{Al_2O_3}+2\mathrm{NaOH}+3\mathrm{H_2O}\rightarrow2\mathrm{Na[Al(OH)_4]}$$
6

Непрореагировавший нитрат алюминия также взаимодействует со щёлочью с образованием тетрагидроксоалюмината натрия:

$$\mathrm{Al(NO_3)_3}+4\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Na[Al(OH)_4]}+3\mathrm{NaNO_3}$$
7

В растворе содержится следующая масса и количество гидроксида натрия:

$$m(\mathrm{NaOH})=60\cdot0{,}40=24\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{NaOH})=\frac{24}{40}=0{,}60\ \mathrm{моль}$$
8

На растворение оксида алюминия расходуется:

$$n_1(\mathrm{NaOH})=2\cdot0{,}06=0{,}12\ \mathrm{моль}$$
9

На непрореагировавший нитрат алюминия израсходовано $0{,}60-0{,}12=0{,}48$ моль гидроксида натрия. Следовательно, количество оставшегося нитрата алюминия:

$$n_{\text{ост.}}(\mathrm{Al(NO_3)_3})=\frac{0{,}48}{4}=0{,}12\ \mathrm{моль}$$
10

Количество нитрата алюминия в исходном образце:

$$n_{\text{исх.}}=0{,}12+0{,}12=0{,}24\ \mathrm{моль}$$

Молярная масса нитрата алюминия равна $M(\mathrm{Al(NO_3)_3})=27+3(14+3\cdot16)=213\ \mathrm{г/моль}$. Масса исходного образца:

$$m_{\text{исх.}}=n_{\text{исх.}}\cdot M=0{,}24\cdot213=51{,}12\ \mathrm{г}$$
Ответ

Масса исходного образца нитрата алюминия равна 51,12 г.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что весь исходный нитрат алюминия разложился.

Не учитывать непрореагировавший нитрат алюминия в твёрдом остатке.

Использовать для газовой смеси соотношение 1 моль вещества к 1 молю газа вместо стехиометрического соотношения 4:15.

Не вычислить массовую долю гидроксида натрия в растворе.

Не учитывать расход щёлочи на растворение оксида алюминия.

Закрепить приёмВ теме «Химические расчёты» ещё 309 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 34 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 11 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Химические расчёты»: в ней 310 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.