Химия
8 класс
Вопрос
Имеются два 5,0%-ных раствора солей алюминия. Равные массы этих растворов обработали избытком водного раствора аммиака, образующиеся осадки отфильтровали и прокалили; массы полученных твердых остатков отличались в два раза. Через 100 г каждого раствора пропустили 1,0 л хлора ($20^{ \circ } C$, нормальное давление) и растворы выпарили; при этом получили один и тот же кристаллогидрат (гексагидрат). Определите формулы исходных солей и вычислите массы кристаллогидратов, полученных из каждого раствора.
Ответ
Из условия, что при пропускании хлора образуется одна и та же соль, следует, что речь идет о галогенидах алюминия.
$AlX_{3} + 3HN_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} \downarrow + 3NH_{4}X$
$AlY_{3} + 3NH_{3} + 3H_{2}O = Al(OH)_{3} \downarrow + 3NH_{4}Y$
$2Al(OH)_{3} = Al_{2}O_{3} + 3H_{2}O$
Массы твердых остатков $Al_{2}O_{3}$ отличаются в два раза, следовательно количества $AlX_{3}$ и $AlY_{3}$ также отличаются в 2 раза, а массы одинаковы, поэтому молярные массы галогенидов также отличаются в 2 раза. Простым перебором по трем галогенидам (за исключением фторида, нерастворимого в воде) убеждаемся, что по хлорид и бромид: $\frac{ M(AlBr_{3})}{M(AlCl_{3})} = \frac{267}{133,5} = 2$.
Теперь рассчитаем массы кристаллогидрата. В обоих случаях образуется $AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O$. В первом случае
$2AlBr_{3} + 3Cl_{2} = 2AlCl_{3} + 3Br_{2}$.
$AlCl_{3} + 6H_{2}O = AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O$
$\nu (AlBr_{3}) = \frac{5}{267} = 0,019 моль, \nu (Cl_{2}) = \frac{PV}{RT} = \frac{100 \cdot 1}{8,31 \cdot 293} = 0,041 моль$ - избыток, $\nu (AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O) = 0,019, m(AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O) = 0,019 \cdot 241,5 = 4,6 г$.
Во втором случае количество хлорида в два раза больше, чем количество бромида, поэтому масса кристаллогидрата также в два раза больше.
$AlCl_{3} + 6H_{2}O = AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O$
$\nu (AlCl_{3}) = 0,019 \cdot 2 = 0,038 моль, m(AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O) = 4,6 \cdot 2 = 9,2 г$.
Ответ. $AlCl_{3}$ и $AlBr_{3}$; 4,6 г и 9,2 г $AlCl_{3} \cdot 6H_{2}O$.