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)/Vm = 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:
nIII(H2) = V(H2)/Vm = 3,36/22,4 = 0,15 моль
По уравнению реакции (III) n(Al) = nIII(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 %
