Для решения данной задачи нам нужно пройти несколько шагов. Начнем с реакции между алюминием (Al) и серой (S), а затем выясним, как взаимодействует образовавшийся продукт с раствором гидроксида калия (KOH).

Алюминий реагирует с серой с образованием алюминиевого сульфида (Al2S3). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

2Al + 3S → Al2S3

Сначала найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента:

• Молярная масса Al = 27 г/моль
• Молярная масса S = 32 г/моль

Теперь вычислим количество вещества:

• n(Al) = 20 г / 27 г/моль ≈ 0.74 моль
• n(S) = 20 г / 32 г/моль ≈ 0.625 моль

Согласно уравнению реакции, для 2 моль Al требуется 3 моль S. Сравним соотношение:

• Для 0.74 моль Al нужно: (3/2) * 0.74 ≈ 1.11 моль S
• У нас только 0.625 моль S, значит, S является лимитирующим реагентом.

Из 3 моль S образуется 1 моль Al2S3. Найдем, сколько Al2S3 образуется из 0.625 моль S:

• n(Al2S3) = (1/3) * 0.625 ≈ 0.208 моль

Алюминиевый сульфид реагирует с гидроксидом калия, выделяя газ (в основном водород). Уравнение реакции:

Al2S3 + 6KOH → 2Al(OH)3 + 3H2S

При взаимодействии H2S с KOH образуется сульфид калия и вода:

H2S + KOH → KHS + H2O

Таким образом, нам нужно подсчитать, сколько H2S образуется и сколько газа выделится.

Из 1 моль Al2S3 образуется 3 моль H2S. Следовательно, из 0.208 моль Al2S3 образуется:

• n(H2S) = 3 * 0.208 ≈ 0.624 моль

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22.4 л. Таким образом, объем выделившегося газа:

• V(H2S) = 0.624 моль * 22.4 л/моль ≈ 13.97 л

Теперь найдем, сколько KOH осталось после реакции. Начальная масса KOH:

• Масса KOH = 1400 г * 0.32 = 448 г

Молярная масса KOH = 56.1 г/моль, тогда количество вещества KOH:

• n(KOH) = 448 г / 56.1 г/моль ≈ 7.98 моль

Для реакции с 0.624 моль H2S необходимо:

• 6 моль KOH на 1 моль Al2S3, следовательно, на 0.208 моль Al2S3 нужно 1.248 моль KOH:

Таким образом, всего нужно:

• n(KOH) = 6 * 0.208 = 1.248 моль

Остаток KOH:

• Остаток KOH = 7.98 моль - 1.248 моль = 6.732 моль

Теперь вычислим массу оставшегося KOH:

• Масса KOH = 6.732 моль * 56.1 г/моль ≈ 377.3 г

Общая масса раствора = масса KOH + масса Al(OH)3 + масса H2S:

• Масса Al(OH)3 = 0.416 моль * 78 г/моль ≈ 32.5 г
• Масса H2S = 0.624 моль * 34 г/моль ≈ 21.2 г

Общая масса раствора = 377.3 г + 32.5 г + 21.2 г ≈ 431 г.

• Массовая доля KOH = 377.3 г / 431 г ≈ 0.875 (или 87.5%)
• Массовая доля Al(OH)3 = 32.5 г / 431 г ≈ 0.075 (или 7.5%)
• Массовая доля H2S = 21.2 г / 431 г ≈ 0.049 (или 4.9%)

Таким образом, мы нашли объем выделившегося газа и массовые доли веществ в растворе.