Рассчитайте,какую массу карбида алюминия следует добавить к 150 г 21%-ного раствора азотной кислоты,чтобы массовая доля кислоты уменьшилась в 3 раза.

Question

Рассчитайте,какую массу карбида алюминия следует добавить к 150 г 21%-ного раствора азотной кислоты,чтобы массовая доля кислоты уменьшилась в 3 раза.

_Trap_ 04.03.2026 10:38

Ответы и вопросы пользователей

Калинина Мария Игоревна · Accepted Answer

Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции, определить массы веществ в исходном и конечном растворах и составить уравнение относительно искомой массы. 1. Уравнение химической реакции При добавлении карбида алюминия к раствору азотной кислоты происходит реакция гидролиза (кислотного разложения): $A l_{4} C_{3} + 12 H N O_{3} 4 A l (N O_{3})_{3} + 3 C H_{4} cap A l sub 4 cap C sub 3 plus 12 cap H cap N cap O sub 3 right arrow 4 cap A l open paren cap N cap O sub 3 close paren sub 3 plus 3 cap C cap H sub 4 up arrow$ В ходе реакции:

Азотная кислота расходуется.
Метан ( $C H_{4} cap C cap H sub 4$ ) улетает из раствора в виде газа. Карбид алюминия ( $A l_{4} C_{3} cap A l sub 4 cap C sub 3$ ) переходит в раствор.

2. Расчет характеристик исходного раствора

Масса чистой азотной кислоты в исходном растворе:
$m_{1} (H N O_{3}) = 150 г \cdot 0, 21 = 31, 5 г m sub 1 open paren cap H cap N cap O sub 3 close paren equals 150 г center dot 0 comma 21 equals 31 comma 5 г$ Массовая доля кислоты в конечном растворе (согласно условию, она уменьшилась в 3 раза):
$ω_{2} = \frac{21 %}{3} = 7 % или 0, 07 omega sub 2 equals the fraction with numerator 21 % and denominator 3 end-fraction equals 7 % или 0 comma 07$

3. Определение изменения масс через переменную Пусть $x x$ — количество вещества добавленного карбида алюминия ( $n (A l_{4} C_{3}) = x n open paren cap A l sub 4 cap C sub 3 close paren equals x$ моль).

Молярная масса $A l_{4} C_{3} cap A l sub 4 cap C sub 3$ : $27 \cdot 4 + 12 \cdot 3 = 144 г/моль 27 center dot 4 plus 12 center dot 3 equals 144 г/моль$ . Масса добавленного карбида: $m (A l_{4} C_{3}) = 144 x г m open paren cap A l sub 4 cap C sub 3 close paren equals 144 x г$ .

Согласно уравнению реакции:

Количество затраченной кислоты: $n_{з а т р} (H N O_{3}) = 12 x n sub з а т р end-sub open paren cap H cap N cap O sub 3 close paren equals 12 x$ моль.
Масса затраченной кислоты: $m_{з а т р} (H N O_{3}) = 12 x \cdot 63 = 756 x г m sub з а т р end-sub open paren cap H cap N cap O sub 3 close paren equals 12 x center dot 63 equals 756 x г$ . Количество выделившегося метана: $n (C H_{4}) = 3 x n open paren cap C cap H sub 4 close paren equals 3 x$ моль.
Масса улетевшего газа: $m (C H_{4}) = 3 x \cdot 16 = 48 x г m open paren cap C cap H sub 4 close paren equals 3 x center dot 16 equals 48 x г$ .

4. Составление и решение уравнения Конечная массовая доля рассчитывается по формуле: $ω_{2} = \frac{m_{о с т} (H N O_{3})}{m_{к о н . р - р а}} omega sub 2 equals the fraction with numerator m sub о с т end-sub open paren cap H cap N cap O sub 3 close paren and denominator m sub к о н point р minus р а end-sub end-fraction$ Где:

Оставшаяся масса кислоты: $31, 5 - 756 x 31 comma 5 minus 756 x$ Масса конечного раствора: $150 + m (A l_{4} C_{3}) - m (C H_{4}) = 150 + 144 x - 48 x = 150 + 96 x 150 plus m open paren cap A l sub 4 cap C sub 3 close paren minus m open paren cap C cap H sub 4 close paren equals 150 plus 144 x minus 48 x equals 150 plus 96 x$

Подставляем значения в формулу: $0, 07 = \frac{31, 5 - 756 x}{150 + 96 x} 0 comma 07 equals the fraction with numerator 31 comma 5 minus 756 x and denominator 150 plus 96 x end-fraction$ Решаем уравнение: $0, 07 \cdot (150 + 96 x) = 31, 5 - 756 x 0 comma 07 center dot open paren 150 plus 96 x close paren equals 31 comma 5 minus 756 x$ $10, 5 + 6, 72 x = 31, 5 - 756 x 10 comma 5 plus 6 comma 72 x equals 31 comma 5 minus 756 x$ $762, 72 x = 21 762 comma 72 x equals 21$ $x \approx 0, 027533 моль x is approximately equal to 0 comma 027533 моль$ 5. Вычисление итоговой массы Найдем массу карбида алюминия: $m (A l_{4} C_{3}) = x \cdot M (A l_{4} C_{3}) = 0, 027533 моль \cdot 144 г/моль \approx 3, 96 г m open paren cap A l sub 4 cap C sub 3 close paren equals x center dot cap M open paren cap A l sub 4 cap C sub 3 close paren equals 0 comma 027533 моль center dot 144 г/моль is approximately equal to 3 comma 96 г$ Ответ: следует добавить 3,96 г карбида алюминия. Я могу также рассчитать объем выделившегося при этой реакции газа или массу образовавшейся соли, если это необходимо.

Рассчитайте,какую массу карбида алюминия следует добавить к 150 г 21%-ного раствора азотной кислоты,чтобы массовая доля кислоты уменьшилась в 3 раза.

Форма ответа

Другие вопросы по теме «Химия»

Вопросы из других предметов