2023-01-18
К раствору, содержащему 19,44 г гидрокарбоната кальция, прибавили 20,52 г сульфата алюминия. Определить состав образовавшегося осадка и количество оставшихся в растворе солей, если считать, что сульфат кальция осаждается полностью.
Решение:
Уравнение реакции гидрокарбоната кальция с сульфатом алюминия можно записать так:
$3Ca (HCO_{3})_{2} + Al_{2} (SO_{4})_{3} = 3CaSO_{4} + 2Al (HCO_{3})_{3}$.
Гидрокарбонат алюминия как соль слабого основания и слабой кислоты полностью гидролизует с образованием гидроксида алюминия:
$Al (HCO_{3})_{3} = Al (OH)_{3} + 3CO_{2}$.
Практически реакция гидрокарбоната кальция с сульфатом алюминия проходит по уравнению:
$\underset{3 \cdot 162}{ \underline{3Ca (HCO_{3})_{2}}} + \underset{342}{ \underline{Al_{2} (SO_{4})_{3}}} = \underset{3 \cdot 136}{ \underline{3CaSO_{4}}} + \underset{2 \cdot 78}{ \underline{2Al (OH)_{3}}} + 6CO_{2}$.
Первый способ. По условию задачи раствор содержит 19,44 г, или $\frac{19,44}{162} = 0,12 моль$, гидрокарбоната кальция и 20,52 г, или $\frac{20,52}{342} = 0,06 моль$ сульфата алюминия. По уравнению реакции 3 моль $Ca (HCO_{3})_{2}$ реагируют с 1 моль $Al_{2} (SO_{4})_{3}$ и образуют 3 моль $CaSO_{4}$ и 2 моль $Al (OH)_{3}$, а 0,12 моль $Ca (HCO_{3})_{2}$ будут реагировать с 0,04 моль $Al_{2}(SO_{4})_{2}$ и образуют 0,12 моль, или $0,12 \cdot 136 = 16,32 \:г, CaSO_{4}$ и 0,08 моль, или $0,08 \cdot 78 = 6,24 \:г, Al (OH)_{3}$. В растворе останутся 0,02 моль ($0,06 - 0,04 = 0,02$), или $0,02 \cdot 342 = 6,84$ г, сульфата алюминия.
Второй способ. По условию задачи раствор содержит 19,44 г гидрокарбоната кальция и 20,52 г сульфата алюминия. Из уравнения реакции гидрокарбоната кальция с сульфатом алюминия видно, что
486 г $Ca (HCO_{3})_{2}$ реагируют с 342 г $Al_{2} (SO_{4})_{3}$,
19,44 г $Ca (HCO_{3})_{2}$реагируют с $x$ г $Al_{2} (SO_{4})_{3}$
$x = \frac {342 \cdot 19,44}{486} = 13,68$ г.
486 г $Ca (HCO_{3})_{2}$ образуют 408 г $CaSO_{4}$,
19,44 г $Ca (HCO_{3})_{2}$ образуют $x_{1}$ г $CaSO_{4}$,
$x_{1} = \frac {408 \cdot 19,44}{486} = 16,32$ г.
342 г $Al_{2} (SO_{4})_{3}$ образуют 156 г $Al (OH)_{3}$,
13,68 г $Al_{2} (SO_{4})_{3}$ образуют $x_{2}$ г $Al (OH)_{3}$
$x_{3} = frac {156 \cdot 13,68}{342} = 6,24$ г.
Таким образом, при взаимодействии 19,44 г гидрокарбоната кальция с 20,52 г сульфата алюминия образуются 16,32 г сульфата кальция, 6,24 г гидроксида алюминия и в растворе останутся 6,84 г ($20,52 - 13,68 = 6,84$) сульфата алюминия.