{Задача по химии} При сплавлении оксида трёхвалентного элемента Х с соединением вида NaXO2 образуется соединение K с массовой долей натрия 22,77%. При растворении K в растворе серной кислоты получаются соль Z и кислота D. Также известно, что при добавлении к кислоте раствора щелочи вновь образуется соединение К, а при добавлении избытка щелочи К превращается в NaXO2. Определить Х, K, Z, D, написать уравнения описанных реакций.
Для решения задачи давайте разобьем ее на несколько этапов.
Определение элемента X. Элемент X является трехвалентным и соединяется с кислородом, образуя оксид, при этом мы знаем, что данный оксид смешивается с NaXO2 для образования соединения K, масса sodium NaNaNa в котором составляет 22,77%.
Доля натрия NaNaNa можно выразить следующим образом. Молярная масса Na = 23 г/моль, а молярная масса O = 16 г/моль. Обозначим молярную массу соединения K как MKKK. Оно будет иметь вид Na+X+2O Na + X + 2O Na+X+2O или Na+X+O2 Na + X + O2 Na+X+O2.
Запишем уравнение для массовой доли натрия: 23M(K)⋅100%=22.77%
\frac{23}{M(K)} \cdot 100\% = 22.77\% M(K)23⋅100%=22.77%
Таким образом, X можно идентифицировать как Al алюминийалюминийалюминий, так как он является трехвалентным элементом, который вписывается в данное соотношение.
Определение соединения K. Получаем K, которое имеет вид: NaAlO2
NaAlO_2 NaAlO2
Растворение K в серной кислоте: При взаимодействии NaAlO2 с H2SO4 образуется соль Z и кислота D: NaAlO2+H2SO4→Na2SO4+Al2(SO4)3+H2O
NaAlO_2 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + Al_2(SO_4)_3 + H_2O NaAlO2+H2SO4→Na2SO4+Al2(SO4)3+H2O
Ошибка при токарном планировании. Таким образом, Z = Na2SO4, а D = HAlSO4SO4SO42.
Добавление щелочи: Когда к цинковой кислоте добавляют раствор щелочи, K восстанавливается, что может быть показано так: NaAl(SO4)2+NaOH→NaAlO2+Na2SO4+H2O
NaAl(SO_4)_2 + NaOH \rightarrow NaAlO_2 + Na_2SO_4 + H_2O NaAl(SO4)2+NaOH→NaAlO2+Na2SO4+H2O
Добавление избытка щелочи: При добавлении избытка щелочи например,NaOHнапример, NaOHнапример,NaOH K превращается в NaAlO2 Возвращаемся к исходному соединению: NaAlO2+2NaOH→Na2[Al(OH)4]
NaAlO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Al(OH)_4] NaAlO2+2NaOH→Na2[Al(OH)4]
Таким образом, мы имеем следующий набор соединений:
X: Al алюминийалюминийалюминийK: NaAlO2Z: Na2SO4D: HAlSO4SO4SO42
Для решения задачи давайте разобьем ее на несколько этапов.
Определение элемента X.
Элемент X является трехвалентным и соединяется с кислородом, образуя оксид, при этом мы знаем, что данный оксид смешивается с NaXO2 для образования соединения K, масса sodium NaNaNa в котором составляет 22,77%.
Доля натрия NaNaNa можно выразить следующим образом. Молярная масса Na = 23 г/моль, а молярная масса O = 16 г/моль.
Обозначим молярную массу соединения K как MKKK. Оно будет иметь вид Na+X+2O Na + X + 2O Na+X+2O или Na+X+O2 Na + X + O2 Na+X+O2.
Запишем уравнение для массовой доли натрия:
23M(K)⋅100%=22.77% \frac{23}{M(K)} \cdot 100\% = 22.77\%
M(K)23 ⋅100%=22.77%
Молярная масса NaXO2:
M(NaXO2)=23+M(X)+2⋅16=23+M(X)+32=M(X)+55 M(NaXO_2) = 23 + M(X) + 2 \cdot 16 = 23 + M(X) + 32 = M(X) + 55
M(NaXO2 )=23+M(X)+2⋅16=23+M(X)+32=M(X)+55 Считаем полное K:
M(K)=55+M(X) M(K) = 55 + M(X)
M(K)=55+M(X) Выразим MXXX:
2355+M(X)⋅100=22.77 ⟹ 23=0.2277(55+M(X)) ⟹ M(X)=2.96 или близко к 3 \frac{23}{55 + M(X)} \cdot 100 = 22.77 \implies 23 = 0.2277(55 + M(X)) \implies M(X) = 2.96 \text{ или близко к } 3
55+M(X)23 ⋅100=22.77⟹23=0.2277(55+M(X))⟹M(X)=2.96 или близко к 3
Таким образом, X можно идентифицировать как Al алюминийалюминийалюминий, так как он является трехвалентным элементом, который вписывается в данное соотношение.
Определение соединения K.
Получаем K, которое имеет вид:
NaAlO2 NaAlO_2
NaAlO2
Растворение K в серной кислоте:
При взаимодействии NaAlO2 с H2SO4 образуется соль Z и кислота D:
NaAlO2+H2SO4→Na2SO4+Al2(SO4)3+H2O NaAlO_2 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + Al_2(SO_4)_3 + H_2O
NaAlO2 +H2 SO4 →Na2 SO4 +Al2 (SO4 )3 +H2 O Ошибка при токарном планировании.
Таким образом, Z = Na2SO4, а D = HAlSO4SO4SO42.
Добавление щелочи:
Когда к цинковой кислоте добавляют раствор щелочи, K восстанавливается, что может быть показано так:
NaAl(SO4)2+NaOH→NaAlO2+Na2SO4+H2O NaAl(SO_4)_2 + NaOH \rightarrow NaAlO_2 + Na_2SO_4 + H_2O
NaAl(SO4 )2 +NaOH→NaAlO2 +Na2 SO4 +H2 O
Добавление избытка щелочи:
При добавлении избытка щелочи например,NaOHнапример, NaOHнапример,NaOH K превращается в NaAlO2 Возвращаемся к исходному соединению:
NaAlO2+2NaOH→Na2[Al(OH)4] NaAlO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Al(OH)_4]
NaAlO2 +2NaOH→Na2 [Al(OH)4 ]
Таким образом, мы имеем следующий набор соединений:
X: Al алюминийалюминийалюминийK: NaAlO2Z: Na2SO4D: HAlSO4SO4SO42Основные уравнения реакций:
2Al+3O2→2Al2O3 2Al + 3O2 \rightarrow 2Al2O3 2Al+3O2→2Al2O3Al2O3+3NaOH+3H2O→3NaAl(OH)4 Al2O3 + 3NaOH + 3H2O \rightarrow 3NaAl(OH)4 Al2O3+3NaOH+3H2O→3NaAl(OH)4NaAl(OH)4+H2SO4→Na2SO4+HAl(SO4)2+H2O NaAl(OH)4 + H2SO4 \rightarrow Na2SO4 + HAl(SO4)2 + H2O NaAl(OH)4+H2SO4→Na2SO4+HAl(SO4)2+H2OHAl(SO4)2+NaOH→NaAl(OH)4+H2O+Na2SO4 HAl(SO4)2 + NaOH \rightarrow NaAl(OH)4 + H2O + Na2SO4 HAl(SO4)2+NaOH→NaAl(OH)4+H2O+Na2SO4Это конечный ответ для задачи.