Образец фосфида лития массой 156 г растворили в 400 г воды. В полученный раствор внесли 108 г алюминия. Затем к реакционной смеси добавили некоторое количество раствора азотной кислоты с молярной концентрацией 8 моль/л и плотностью 1,3 г/мл, в полученном

Для решения задачи начнем с анализа всех данных и уравнений реакций, которые происходят в системе.

Шаг 1: Определение количества лития в фосфиде лития

Фосфид лития (Li3P) имеет молекулярную массу:
- Li: 6.94 г/моль
- P: 30.97 г/моль

Молекулярная масса Li3P = 3 * 6.94 + 30.97 = 20.82 + 30.97 = 51.79 г/моль.

Теперь найдем количество молей фосфида лития в 156 г:
$
n{Li3P} = \frac{m{Li3P}}{M_{Li3P}} = \frac{156 \, \text{г}}{51.79 \, \text{г/моль}} \approx 3.01 \, \text{моль}
$

Каждый моль фосфида лития дает 3 моля катионов лития (Li⁺):
$
n{Li^+} = 3 \cdot n{Li3P} = 3 \cdot 3.01 \approx 9.03 \, \text{моль}
$

Шаг 2: Реакц...

Фосфид лития реагирует с водой по уравнению:

$$Li3P + 3H2O \rightarrow 3Li^+ + PH3$$

Алюминий также реагирует с водой, но в присутствии щелочи:

$$2Al + 6H2O \rightarrow 2Al(OH)3 + 3H2$$

После добавления раствора азотной кислоты, молярная концентрация нитрат-ионов (NO3⁻) стала в 1.8 раз меньше молярной концентрации катионов лития:

C{Li^+}}{1.8}

Обозначим молярную концентрацию катионов лития как (C_{Li^+}). Объем раствора можно найти, зная массу воды (400 г) и плотность воды (1 г/мл):

$$V_{H2O} = \frac{400 \, \text{г}}{1 \, \text{г/мл}} = 400 \, \text{мл} = 0.4 \, \text{л}$$

Следовательно, молярная концентрация катионов лития:

C{Li^+}}{V_{H2O}} = \frac{9.03 \, \text{моль}}{0.4 \, \text{л}} \approx 22.57 \, \text{моль/л}

Теперь найдем концентрацию нитрат-ионов:

$$C_{NO3^-} = \frac{22.57}{1.8} \approx 12.54 \, \text{моль/л}$$

Обозначим объем раствора азотной кислоты как (V_{HNO3}). Концентрация раствора HNO3 равна 8 моль/л, следовательно:

$$n{HNO3} \cdot V{HNO3}$$

Количество нитрат-ионов в растворе:

$$n{NO3^-} \cdot V_{H2O} = 12.54 \cdot 0.4 \approx 5.016 \, \text{моль}$$

После второго добавления раствора HNO3, молярная концентрация нитрат-ионов стала в 3 раза больше молярной концентрации катионов лития:

$$C{Li^+}$$

Обозначим новое количество нитрат-ионов как (n_{NO3^-}):

$$n{Li^+} = 3 \cdot 9.03 \approx 27.09 \, \text{моль}$$

Теперь найдем массу HNO3 в растворе:

$$m{HNO3} \cdot M_{HNO3}$$

где (M_{HNO3} = 63.01 , \text{г/моль}).

Объем раствора HNO3 можно найти из уравнения:

$$n{NO3^-} - n_{NO3^-} = 27.09 - 5.016 \approx 22.074 \, \text{моль}$$

Теперь найдем массу HNO3:

$$m_{HNO3} = 22.074 \cdot 63.01 \approx 1391.67 \, \text{г}$$

Общая масса раствора:

$$m{H2O} + m{Al} = 400 + 1391.67 + 108 \approx 1899.67 \, \text{г}$$

Массовая доля HNO3:

w{HNO3}}{m_{total}} \cdot 100\% = \frac{1391.67}{1899.67} \cdot 100\% \approx 73.4\%

Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе составляет примерно 73.4%.