Номер 1411, страница 218 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1411. Рассчитайте молярную концентрацию ионов алюминия в растворе, в $400 \text{ см}^3$ которого содержится сульфат алюминия массой 23,2 г.

Дано:

$V_{\text{раствора}} = 400 \text{ см}^3 = 0,4 \text{ л}$

$m(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = 23,2 \text{ г}$

Найти:

$c(\text{Al}^{3+})$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу сульфата алюминия $(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3)$. Используем относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(\text{Al}) = 27$, $Ar(\text{S}) = 32$, $Ar(\text{O}) = 16$.

$M(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = 2 \cdot Ar(\text{Al}) + 3 \cdot (Ar(\text{S}) + 4 \cdot Ar(\text{O})) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot (32 + 4 \cdot 16) = 54 + 3 \cdot (32+64) = 54 + 3 \cdot 96 = 54 + 288 = 342 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества (число молей) сульфата алюминия, содержащегося в растворе, по формуле $n = \frac{m}{M}$.

$n(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = \frac{m(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3)}{M(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3)} = \frac{23,2 \text{ г}}{342 \text{ г/моль}} \approx 0,06784 \text{ моль}$.

3. Запишем уравнение диссоциации сульфата алюминия в воде. Сульфат алюминия является сильным электролитом и диссоциирует полностью на ионы:

$\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \rightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-}$

4. Из уравнения реакции видно, что при диссоциации 1 моль сульфата алюминия образуется 2 моль ионов алюминия. Следовательно, количество вещества ионов алюминия будет в два раза больше количества вещества сульфата алюминия.

$n(\text{Al}^{3+}) = 2 \cdot n(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = 2 \cdot 0,06784 \text{ моль} \approx 0,13568 \text{ моль}$.

5. Рассчитаем молярную концентрацию ионов алюминия $c(\text{Al}^{3+})$ по формуле $c = \frac{n}{V}$.

$c(\text{Al}^{3+}) = \frac{n(\text{Al}^{3+})}{V_{\text{раствора}}} = \frac{0,13568 \text{ моль}}{0,4 \text{ л}} \approx 0,3392 \text{ моль/л}$.

Округляя до трех значащих цифр, получаем 0,339 моль/л.

Ответ: молярная концентрация ионов алюминия в растворе составляет приблизительно $0,339 \text{ моль/л}$.