Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 3688
2023-09-13 
К 10,0%-ному раствору хлорида алюминия добавили сульфид калия. Полученный раствор отфильтровали и прокипятили без потери воды. Выяснилось, что массовая доля соли алюминия уменьшилась в два раза. Установите состав полученного раствора в массовых долях.
Решение:
Между хлоридом алюминия и сульфидом калия в водном растворе протекает реакция совместного гидролиза:
$2AlCl_{3} + 3K_{2}S + 6H_{2}O \rightarrow 6KCl + 2Al(OH)_{3} \downarrow + 3H_{2}S \uparrow$
Примем, что $m(AlC_{3}, \: р-р) = m$, тогда $m(AlCl_{3}) = m(р-р) \omega (AlCl_{3}); m(AlCl_{3}) = 0,1m$. Из условия задачи ясно, что сульфид калия вступил в реакцию полностью. Примем, что $\nu (K_{2}S) = x (моль)$, и выразим количества веществ, вступающих в реакцию и образующихся, через $\nu (K_{2}S)$:
$\nu (AlCl_{3})_{вст} = \nu (Al (OH)_{3})_{o6p} = \frac{2}{3} \nu (K_{2}S)=0,6667x$;
$\nu (H_{2}S)_{o6p} = \nu (K_{2}S) = x; \nu (KCl)_{обр} = \nu (K_{2}S) = x$.
Выразим массы всех веществ по формуле $m=M \nu$;
$m(AlCl_{3})_{вст} = 133,5 \cdot 0,6667x = 89x$;
$m(Al(OH)_{3})_{обр} =78 \cdot 0,6667x = 52x$;
$m(H_{2}S)_{o6p} = 34x; m(KCl)_{обр} = 74,5 \cdot 2x = 149x$.
Выразим массу хлорида алюминия, оставшегося в растворе по окончании реакции,
$m(AlCl_{3})_{ост} = m(AlCl_{3})_{исх} - m (AlCl_{3})_{ист} =0,1m - 0,6667x$
и массу раствора:
$m(р-ра)_{итог} = m(р-ра)_{исх} + m(K_{2}S) - m(Al(OH)_{3}) - m(H_{2}S) = m + 110x - 52x - 34x = m + 24x$.
По условию задачи
$\frac{m(AlCl_{3})_{ост}}{m(р-ра)_{итог}} = 0,05; \frac{0,1m - 89x}{m + 24x} = 0,05$, откуда $m = 1804x$.
С учетом полученного рассчитаем массовую долю хлорида калия в растворе по формуле
$\omega (KCl) = \frac{m(KCl)}{m(р-р)}$;
$\omega (KCl) = \frac{149x}{1828x} = 0,0824$,
таким образом,
$\omega (KCl) = 8,24 \text{%} ; \omega (AlCl_{3}) = 5 \text{ %}$; остальное - вода.
К 10,0%-ному раствору хлорида алюминия добавили сульфид калия. Полученный раствор отфильтровали и прокипятили без потери воды. Выяснилось, что массовая доля соли алюминия уменьшилась в два раза. Установите состав полученного раствора в массовых долях.
Решение:
Между хлоридом алюминия и сульфидом калия в водном растворе протекает реакция совместного гидролиза:
$2AlCl_{3} + 3K_{2}S + 6H_{2}O \rightarrow 6KCl + 2Al(OH)_{3} \downarrow + 3H_{2}S \uparrow$
Примем, что $m(AlC_{3}, \: р-р) = m$, тогда $m(AlCl_{3}) = m(р-р) \omega (AlCl_{3}); m(AlCl_{3}) = 0,1m$. Из условия задачи ясно, что сульфид калия вступил в реакцию полностью. Примем, что $\nu (K_{2}S) = x (моль)$, и выразим количества веществ, вступающих в реакцию и образующихся, через $\nu (K_{2}S)$:
$\nu (AlCl_{3})_{вст} = \nu (Al (OH)_{3})_{o6p} = \frac{2}{3} \nu (K_{2}S)=0,6667x$;
$\nu (H_{2}S)_{o6p} = \nu (K_{2}S) = x; \nu (KCl)_{обр} = \nu (K_{2}S) = x$.
Выразим массы всех веществ по формуле $m=M \nu$;
$m(AlCl_{3})_{вст} = 133,5 \cdot 0,6667x = 89x$;
$m(Al(OH)_{3})_{обр} =78 \cdot 0,6667x = 52x$;
$m(H_{2}S)_{o6p} = 34x; m(KCl)_{обр} = 74,5 \cdot 2x = 149x$.
Выразим массу хлорида алюминия, оставшегося в растворе по окончании реакции,
$m(AlCl_{3})_{ост} = m(AlCl_{3})_{исх} - m (AlCl_{3})_{ист} =0,1m - 0,6667x$
и массу раствора:
$m(р-ра)_{итог} = m(р-ра)_{исх} + m(K_{2}S) - m(Al(OH)_{3}) - m(H_{2}S) = m + 110x - 52x - 34x = m + 24x$.
По условию задачи
$\frac{m(AlCl_{3})_{ост}}{m(р-ра)_{итог}} = 0,05; \frac{0,1m - 89x}{m + 24x} = 0,05$, откуда $m = 1804x$.
С учетом полученного рассчитаем массовую долю хлорида калия в растворе по формуле
$\omega (KCl) = \frac{m(KCl)}{m(р-р)}$;
$\omega (KCl) = \frac{149x}{1828x} = 0,0824$,
таким образом,
$\omega (KCl) = 8,24 \text{%} ; \omega (AlCl_{3}) = 5 \text{ %}$; остальное - вода.
