Оксид алюминия массой 10.2 г сплавили с карбонатом натрия массой 21.2 г. Весь сплав растворили в 250 мл хлороводородной кислоты плотностью 1,10 г/мл с массовой долей 20%. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученном растворе

Давайте подробно разберем решение задачи.

Шаг 1. Найдем количество вещества реагентов

1. Рассчитаем молярную массу каждого из веществ:

   • $\text{Al}_2\text{O}_3$ (оксид алюминия): $M(\text{Al}_2\text{O}_3) = 2 \times 27 + 3 \times 16 = 102$ г/моль.
   • $\text{Na}_2\text{CO}_3$ (карбонат натрия): $M(\text{Na}_2\text{CO}_3) = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 106$ г/моль.

2. Найдем количество вещества каждого реагента:

   • Для $\text{Al}_2\text{O}_3$: $n(\text{Al}_2\text{O}_3) = \frac{10.2}{102} = 0.1$ моль.
   • Для $\text{Na}_2\text{CO}_3$: $n(\text{Na}_2\text{CO}_3) = \frac{21.2}{106} = 0.2$ моль.

Шаг 2. Реакции с хлороводородной кислотой

Теперь определим, как реагенты взаимодействуют с хлороводородной кислотой $\text{HCl}$:

1. Реакция оксида алюминия с хлороводородной кислотой:

   $$\text{Al}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

   Для полного реагирования 0.1 моль $\text{Al}_2\text{O}_3$ потребуется:

   $$n(\text{HCl}) = 0.1 \times 6 = 0.6 \text{ моль}$$

2. Реакция карбоната натрия с хлороводородной кислотой:

   $$\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$

   Для полного реагирования 0.2 моль $\text{Na}_2\text{CO}_3$ потребуется:

   $$n(\text{HCl}) = 0.2 \times 2 = 0.4 \text{ моль}$$

Общее количество $\text{HCl}$, необходимое для реакции, составляет:

Шаг 3. Определим количество и массу $\text{HCl}$ в растворе

Нам дано, что у нас есть 250 мл хлороводородной кислоты плотностью 1.10 г/мл с массовой долей 20%.

1. Рассчитаем массу раствора:

   $$m(\text{раствора}) = 250 \text{ мл} \times 1.10 \text{ г/мл} = 275 \text{ г}$$

2. Найдем массу $\text{HCl}$ в растворе:

   $$m(\text{HCl}) = 275 \text{ г} \times 0.20 = 55 \text{ г}$$

3. Рассчитаем количество вещества $\text{HCl}$:

   $$n(\text{HCl}) = \frac{55}{36.5} \approx 1.51 \text{ моль}$$

Шаг 4. Определим избыток $\text{HCl}$ после реакции

В реакции потребляется 1 моль $\text{HCl}$, значит, остаток $\text{HCl}$ составит:

Масса оставшегося $\text{HCl}$:

Шаг 5. Определим массу конечного раствора

Масса конечного раствора будет суммой масс всех веществ, включая продукты реакции:

Шаг 6. Найдем массовую долю $\text{HCl}$ в конечном растворе

Массовая доля $\text{HCl}$ в конечном растворе:

Ответ: Массовая доля хлороводорода $\text{HCl}$ в полученном растворе составляет приблизительно 6.9%.