Смесь сульфида алюминия и алюминия обработали водой, при этом выделилось 6,72 л (н.у.) газа. Если эту же смесь растворить в избытке раствора гидроксида натрия

Ответ: ω(Al) = 15,25 % 

Пояснение:

При обработке смеси сульфида алюминия и алюминия с водой реагирует только сульфид алюминия:

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ (I)

В результате данного взаимодействия образуется сероводород, количество вещества которого составляет:

n(H₂S) = V(H₂S)/V_m = 6,72/22,4 = 0,3 моль,

Количество выделившегося сероводорода зависит только от массы сульфида алюминия (от количества металлического алюминия не зависит). Поэтому, исходя из уравнения I можно сделать вывод о том, что:

n(Al₂S₃) = n(H₂S) ⋅ 1/3, где 1 — коэффициент перед Al₂S₃ , а 3 — коэффициент перед H₂S. Тогда:

n(Al₂S₃) = 0,3 ⋅ 1/3 = 0,1 моль.

Следовательно:

m(Al₂S₃) = n(Al₂S₃) ⋅ M(Al₂S₃) = 0,1 ⋅ 150 г = 15 г;

При взаимодействии этой же смеси в избытке раствора гидроксида натрия газ выделяется только при взаимодействии гидроксида натрия с алюминием:

Al₂S₃ + 8NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂S (II)

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ (III)

Вычислим количество водорода, выделяющегося при взаимодействии алюминия с раствором NaOH:

n_III(H₂) = V(H₂)/V_m = 3,36/22,4 = 0,15 моль

По уравнению реакции (III) n(Al) = n_III(H₂) ⋅ 2/3, следовательно, n(Al) = 0,1 моль

Масса алюминия равна:

m(Al) = M(Al) · n(Al) = 27 г/моль · 0,1 моль = 2,7 г

Следовательно масса исходной смеси:

m(смеси) = m(Al₂S₃) + m(Al) = 15 г + 2,7 г = 17,7 г.

Массовая доля алюминия в исходной смеси равна:

ω(Al) = 100% ⋅ 2,7/17,7 = 15,25 %