Хорошо, давайте разберем задачу шаг за шагом.
Шаг 1: Определим, какое вещество в избытке.
Для начала рассчитаем количество моль каждого из реагентов: алюминия и серы.
- Молярная масса алюминия (Al) = 27 г/моль. Количество моль Al = 10,8 г / 27 г/моль = 0,4 моль.
- Молярная масса серы (S) = 32 г/моль. Количество моль S = 9,6 г / 32 г/моль = 0,3 моль.
Реакция между алюминием и серой идет по уравнению: 2Al + 3S = Al2S3.
Для 0,4 моль Al потребуется 0,6 моль S, но у нас есть только 0,3 моль S. Значит, сера является лимитирующим реагентом, а алюминий в избытке.
Шаг 2: Рассчитаем количество образовавшегося Al2S3.
Так как сера лимитирует реакцию, используем ее количество для расчета:
- Из 3 моль S получается 1 моль Al2S3, следовательно, из 0,3 моль S получится 0,1 моль Al2S3.
- Молярная масса Al2S3 = 150 г/моль. Масса Al2S3 = 0,1 моль * 150 г/моль = 15 г.
Шаг 3: Рассчитаем количество оставшегося алюминия.
- На 0,3 моль S израсходуется 0,2 моль Al (потому что 2 моль Al на 3 моль S).
- Остаток Al = 0,4 моль - 0,2 моль = 0,2 моль.
- Масса оставшегося Al = 0,2 моль * 27 г/моль = 5,4 г.
Шаг 4: Рассмотрим реакции с NaOH.
1. Al2S3 + 8NaOH = 2Na[Al(OH)4] + 3Na2S
- 0,1 моль Al2S3 реагирует с 0,8 моль NaOH (из 8 моль NaOH на 1 моль Al2S3).
2. 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
- 0,2 моль Al реагирует с 0,2 моль NaOH (из 2 моль NaOH на 2 моль Al).
Шаг 5: Рассчитаем количество NaOH.
- 22%-ный раствор NaOH: 200 г раствора содержит 44 г NaOH (22% от 200 г).
- Молярная масса NaOH = 40 г/моль. Количество моль NaOH = 44 г / 40 г/моль = 1,1 моль.
Шаг 6: Определим массовые доли веществ в растворе.
- Общее количество NaOH, необходимое для реакций: 0,8 моль + 0,2 моль = 1,0 моль.
- Остаток NaOH: 1,1 моль - 1,0 моль = 0,1 моль (масса 0,1 моль * 40 г/моль = 4 г).
Шаг 7: Рассчитаем массу образовавшегося раствора.
- Начальная масса раствора NaOH = 200 г.
- Добавляем массу Al2S3 и оставшегося Al: 15 г + 5,4 г = 20,4 г.
- Общая масса раствора = 200 г + 20,4 г = 220,4 г.
Шаг 8: Рассчитаем массовые доли веществ.
- Na[Al(OH)4] и Na2S образуются, но их массы не указаны, поэтому считаем только оставшийся NaOH и воду.
- Масса оставшегося NaOH = 4 г.
- Масса воды = 220,4 г - 4 г = 216,4 г.
- Массовая доля NaOH = (4 г / 220,4 г) * 100% ≈ 1,81%.
- Массовая доля воды = (216,4 г / 220,4 г) * 100% ≈ 98,19%.
Таким образом, массовые доли оставшихся веществ в растворе составляют примерно 1,81% для NaOH и 98,19% для воды.