Сначала по электролизу находят, сколько соли прореагировало (по газу на аноде или по убыли массы). Затем учитывают остаток солей и кислот и стехиометрию со щёлочью, массу осадков и выделяющихся газов. Массу итогового раствора складывают из начальных масс минус вышедшие вещества плюс добавленный раствор.
[1] 4Al(NO₃)₃ = 2Al₂O₃ + 12NO₂↑ + 3O₂↑ (t°)
[2] 2Al(NO₃)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaNO₃
[3] Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
ω’(Na₂CO₃) = m(ост. Na₂CO₃)/m’(р-ра)
m(ост. Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃) - m(прор. Na₂CO₃)
m(Na₂CO₃) = m(р-ра Na₂CO₃) · ω(р-ра Na₂CO₃) = 663,6 · 0,15 = 99,54 г
Пусть n₂(Al(NO₃)₃) = x моль
n(прор. Na₂CO₃) = 3n₂(Al(NO₃)₃)/2 = 1,5x моль – по уравнению реакции [2]
m(прор. Na₂CO₃) = n · M = 1,5x · 106 = 159x г
m(ост. Na₂CO₃) = (99,54 - 159x) г
m’(р-ра) = m(р-ра Na₂CO₃) + m₂(Al(NO₃)₃) - m(Al(OH)₃) - m(CO₂)
m₂(Al(NO₃)₃) = n · M = 213x г
n(Al(OH)₃) = n₂(Al(NO₃)₃) = x моль – по уравнению реакции [2]
m(Al(OH)₃) = n · M = 78x г
n(CO₂) = 3n₂(Al(NO₃)₃)/2 = 1,5x моль – по уравнению реакции [2]
m(CO₂) = n · M = 66x г
m’(р-ра) = 663,6 + 213x - 78x - 66x = (663,6 + 69x) г
ω’(Na₂CO₃) = (99,54 - 159x)/(663,6 - 69x) = 0,15/1,5 = 0,1
99,54 - 159x = 66,36 + 6,9x
33,18 = 165,9x
x = 0,2
n₂(Al(NO₃)₃) = 0,2 моль
m₂(Al(NO₃)₃) = n · M = 0,2 · 213 = 42,6 г
ω(Al(NO₃)₃) = m₂(Al(NO₃)₃)/m₂(ост.) = 42,6/73,2 = 0,582
ω(Al₂O₃) = 1 - ω(Al(NO₃)₃) = 1 - 0,582 = 0,418
m₃(Al₂O₃) = m₃(ост.) · ω(Al₂O₃) = 24,4 · 0,418 = 10,2 г
n₃(Al₂O₃) = m/M = 10,2/102 = 0,1 моль
m(H₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄) · ω(р-ра H₂SO₄) = 245 · 0,2 = 49 г
n(H₂SO₄) = m/M = 49/98 = 0,5 моль
m(ост. H₂SO₄) = m(H₂SO₄) - m(прор. H₂SO₄)
n(прор. H₂SO₄) = 3n₃(Al₂O₃) = 3 · 0,1 = 0,3 моль – по уравнению реакции [3]
n(ост. H₂SO₄) = 0,5 - 0,3 = 0,2 моль
m(ост. H₂SO₄) = n · M = 0,2 · 98 = 19,6 г
m(р-ра) = m(р-ра H₂SO₄) + m₃(ост.) = 245 + 24,4 = 269,4 г
ω(ост. H₂SO₄) = m(ост. H₂SO₄)/m(р-ра) = 19,6/269,4 = 0,073 (7,3%)