Образец алюминия массой 3,6 г растворили в 100 г соляной кислоты. После того как к полученному раствору добавили 300 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 2,5 моль/л, в полученном растворе молярная концентрация хлорид-ионов стала равна молярной

Для решения задачи, давайте разберем все шаги по порядку.

Шаг 1: Определение количества алюминия

Сначала найдем количество алюминия в моль:

$
\text{Молярная масса Al} = 27 \, \text{г/моль}
$

$
n{Al} = \frac{m{Al}}{M_{Al}} = \frac{3,6 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} = 0,1333 \, \text{моль}
$

Шаг 2: Реакция алюминия с соляной кислотой

Алюминий реагирует с соляной кислотой по уравнению:

$
2 \, \text{Al} + 6 \, \text{HCl} \rightarrow 2 \, \text{AlCl}3 + 3 \, \text{H}2
$

Из уравнения видно, что 2 моль Al реагируют с 6 моль HCl. Следовательно, 1 моль Al требует 3 моль HCl.

Количество HCl, необходимое для реакции с 0,1333 моль Al:

$
n_{HCl} = 0,1333 \, \text{моль} \times 3 = 0,4 \, \text{моль}
$

Шаг...

Молярная масса HCl = 36,5 г/моль. Тогда масса HCl:

$$m{HCl} \times M_{HCl} = 0,4 \, \text{моль} \times 36,5 \, \text{г/моль} = 14,6 \, \text{г}$$

Теперь у нас есть 300 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 2,5 моль/л. Сначала найдем количество NaOH в этом растворе:

$$n_{NaOH} = C \times V = 2,5 \, \text{моль/л} \times 0,3 \, \text{л} = 0,75 \, \text{моль}$$

NaOH реагирует с HCl по уравнению:

$$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$$

Количество HCl, которое может прореагировать с 0,75 моль NaOH, равно 0,75 моль.

Общее количество HCl в растворе было 0,4 моль, а количество NaOH, которое добавили, составляет 0,75 моль. После реакции с HCl останется:

$$n_{HCl, \text{остаток}} = 0,4 \, \text{моль} - 0,4 \, \text{моль} = 0 \, \text{моль}$$

Теперь добавим еще 50 мл раствора NaOH с той же концентрацией (2,5 моль/л):

$$n_{NaOH, \text{дополнительно}} = 2,5 \, \text{моль/л} \times 0,05 \, \text{л} = 0,125 \, \text{моль}$$

После добавления 50 мл NaOH, общее количество NaOH в растворе:

$$n_{NaOH, \text{общий}} = 0,75 \, \text{моль} + 0,125 \, \text{моль} = 0,875 \, \text{моль}$$

Согласно условию задачи, после добавления 50 мл NaOH, концентрация хлорид-ионов стала в 2 раза меньше, чем концентрация ионов натрия. Поскольку хлорид-ионов в растворе нет, то:

C{Na^+}}{2}

Теперь найдем массу NaOH в растворе:

$$m{NaOH, \text{общий}} \times M_{NaOH} = 0,875 \, \text{моль} \times 40 \, \text{г/моль} = 35 \, \text{г}$$

Общая масса раствора:

$$m{HCl} + m{\text{воды}} = 14,6 \, \text{г} + 35 \, \text{г} + 100 \, \text{г} = 149,6 \, \text{г}$$

Теперь найдем массовую долю NaOH в растворе:

$$\text{Массовая доля NaOH} = \frac{m{\text{раствора}}} \times 100\% = \frac{35 \, \text{г}}{149,6 \, \text{г}} \times 100\% \approx 23,4\%$$

Массовая доля гидроксида натрия в образовавшемся растворе составляет примерно .