Галлий
Галлий является побочным продуктом в производстве алюминия. Не играет биологической роли. Контакт кожи с галлием приводит к тому, что сверхмалые дисперсные частицы металла остаются на ней. Внешне это выглядит как серое пятно. При попытке убрать его размазывается ещё сильнее. Лучший способ убрать пятна с рук или поверхности — воспользоваться жидким мылом.
Известные работы о галлии:
- Шека И. А, Чаус И. С, Мнтюрева Т. Т. Галлий. К., 1963;
- Ерёмин Н. И. Галлий. М., 1964;
- Рустамов П. Г. Халькогениды галлия. Баку, 1967;
- Дымов А. М., Савостин А. П. Аналитическая химия галлия. М., 1968;
- Иванова Р. В. Химия и технология галлия. М., 1973;
- Коган Б. И., Вершковская О. В., Славиковская И. М. Галлий. Геология, применение, экономика. М., 1973;
- Яценко С. П. Галлий. Взаимодействие с металлами. М., 1974;
- Процессы экстракции и сорбции в химической технологии галлия. Алма-Ата, 1985;
- Фёдоров П. И., Мохосоев М. В.. Алексеев Ф. П. Химия галлия, индия и таллия. Новосиб., 1977.
Физические свойства
Удельное электрическое сопротивление в твёрдом и жидком состоянии равны, соответственно, 53,4⋅10−6 Ом·см (при = 0 °C) и 27,2⋅10−6 Ом·см (при = 30 °C). Вязкость жидкого галлия при разных температурах равна при = 98 °C и 0,578 сантипуаз при = 1100 °C. Поверхностное натяжение, измеренное при 30 °C в атмосфере водорода, равно . Коэффициенты отражения для длин волн и составляют 75,6 % и 71,3 %, соответственно.
Радиоактивные изотопы
Помимо них, известны 29 искусственных радиоактивных изотопов галлия с массовыми числами от 56Ga до 86Ga и по крайней мере 3 изомерных состояний ядер. Наиболее долгоживущие радиоактивные изотопы галлия — это 67Ga (период полураспада 3,26 суток) и 72Ga (период полураспада 14,1 часов).
Открытие галлия
Бурный восторг вызвало сообщение о названии элемента в честь Франции, по её римскому наименованию. Менделеев, узнав об открытии из опубликованного доклада, обнаружил, что описание нового элемента почти в точности совпадает с описанием предсказанного им ранее экаалюминия. Об этом он отправил письмо Лекоку де Буабодрану, указав, что плотность нового металла определена неверно и должна быть 5,9—6,0, а не 4,7 г/см3. Тщательная проверка показала правоту Менделеева, а сам Лекок де Буабодран писал по этому поводу:
Открытие галлия и последовавшие вскоре открытия германия и скандия укрепило позиции Периодического закона, ярко продемонстрировав его прогностический потенциал. Менделеев называл Лекока де Буабодрана одним из укрепителей периодического закона.
Примечание
Изображение кальциметра (газометра) для измерения содержания карбонатов в заполнителях:
Анализ содержания карбоната кальция
Используется для определения содержания карбоната кальция (CaCO3) в таких заполнителях, как известняк и мергаль. Представляет собой стеклянный реактор, в котором карбонат кальция, содержащийся в породе, вступает во взаимодействие с добавляемой соляной кислотой. Выделившийся газ собирается и измеряется приспособлением, присоединенным к реактору. Объем выделившегося газа (CO₂) пропорционален количеству CaCO2 в образце, поэтому возможно рассчитать количество карбоната кальция CaCO₃.
Получить коммерческое предложение
Габариты: 400 x 200 x 1100 мм.
Масса: 13 кг.
Применение металлического галлия
Галлий может использоваться как смазочный материал и как покрытие зеркал специального назначения. На основе галлия и никеля, галлия и скандия созданы важные в практическом плане металлические клеи.
Из-за низкой температуры плавления слитки галлия рекомендуется транспортировать в пакетах из полиэтилена, который плохо смачивается жидким галлием.
Применение галлия в полупроводниковой промышленности
Галлий входит в состав полупроводниковых материалов в виде бинарных соединений типа III—V, а также гетороструктур на их основе
Для светодиодов, полупроводниковых лазеров и других приложений оптоэлектроники и фотовольтаики используются и другие полупроводниковые соединения галлия типа AIIIBV: нитрид индия-галлия, арсенид индия-галлия, нитрид индия-галлия-алюминия, антимонид галлия, арсенид-фосфид галлия, арсенид-антимонид-фосфид индия-галлия, фосфид галлия, арсенид алюминия-галлия и многие другие.
Другие применения соединений галлия
Оксид галлия входит в состав ряда важных лазерных материалов группы гранатов — ГСГГ (гадолиний-скандий-галлиевый гранат), ИСГГ (иттрий-скандий-галлиевый гранат) и др.
Лангасит (LGS, силикат лантана-галлия) используется как пьезоматериал.
Изотоп галлия-71, составляющий в природной смеси изотопов около 39,9 %, является материалом для регистрации нейтрино. Использование его в качестве детектора нейтрино способно повысить чувствительность регистрации в 2,5 раза.
Характеристики элемента галлий
- Название: Галлий / Gallium (Ga)
- Группа, период, блок: 13 (устар. 3), 4, p-элемент
- Радиус атома: 141 пм
- Радиус иона (+3e): 62 пм, (+1e): 81 пм
- Электроотрицательность: 1,81 (шкала Полинга)
- Температура плавления: 302,9146 К (29,7646 °C)
- Температура кипения: 2477 К (2203,85 °C)
- Плотность: 5,91 г/см³
Кристаллическая решётка
- Параметры решётки: a=4,519 Å, b=7,658 Å, c=4,526 Å
Галлий (Ga) — химический элемент 13-й группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 31.
Галлий: свойства и реакции
Простое вещество галлий — это мягкий хрупкий металл серебристо-белого (по другим данным светло-серого) цвета с синеватым оттенком, который относится к группе тяжёлых металлов.
Химические свойства галлия
Химические свойства галлия близки к свойствам алюминия, однако реакции металлического галлия идут значительно медленнее из-за его меньшей химической активности. На воздухе образуется оксидная плёнка, которая предохраняет галлий от дальнейшего окисления.
Реакции галлия
- Галлий медленно реагирует с горячей водой, образуя гидроксид галлия(III).
- Взаимодействует с минеральными кислотами, выделяя водород и образуя соли.
- С щелочами и карбонатами калия и натрия образует гидроксогаллаты с ионами Ga(OH)4− и Ga(OH)63−.
- Реагирует с галогенами, начиная с хлора и брома при комнатной температуре.
Соединения галлия
- Галлий образует галлиды с большинством металлов, исключая висмут и некоторые другие.
- Один из галлидов V3Ga обладает высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние.
- Образует гидридогаллаты и галлийорганические соединения, такие как алкильные и арильные производные.
Особенности галлия
При высоких температурах галлий может разрушать различные материалы, превосходя расплав других металлов. Также существует реакция с раствором дихромата калия и серной кислотой, при которой на поверхности галлия возникает явление поверхностного натяжения, из-за чего он приобретает способность к пульсации, напоминающей работу сердца. Этот опыт получил название Галлиевое Сердце.
В целом, галлий обладает уникальными химическими свойствами, которые делают его интересным объектом изучения и экспериментов в химии.
Ответы к заданиям 1–25
Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Последовательность цифр записывайте без пробелов, запятых и других дополнительных символов. Каждый символ пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами.
Цифры в ответах на задания 7, 8, 10, 14, 15, 19, 20, 22–25 могут повторяться.
Задание 1
Ответом к заданию является последовательность цифр. Определите, каким элементам для завершения внешнего энергетического уровня одного электрона.
- Al
- Na
- F
- H
- O
Задание 7
Из числа указанных в ряду элементов выберите два таких, которые проявлять отрицательную степень окисления в соединениях.
- Cr
- Sr
- H
- Si
- P
Задание 15
Среди предложенных формул веществ, расположенных в пронумерованных ячейках, выберите формулы: А) гипохлорита; Б) основной соли; В) хлората.
- NH4Cl
- NOCl
- Ba(ClO3)2
- POCl3
- NaClO2
- HOCH2CH2NH3Cl
- NaOCl
- Al(OH)Cl2
- Fe(ClO4)3
Задание 19
Раствор кислоты X вступил в реакцию с сильным электролитом Y. Известно, что вещество X существует в растворе преимущественно в виде молекул. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые удовлетворяют условию задания.
- Ca(OH)2
- CaO
- HClO4
- CH3COOH
- HNO3
Задание 25
Задана следующая схема превращений веществ. Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.
- оксид алюминия
- хлорид алюминия
- фторид алюминия
- алюминат натрия
- карбонат алюминия
Установите соответствие между общей формулой веществ и классом/группой органических соединений, для которых эта общая формула подходит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ОБЩАЯ ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
- карбоновые кислоты4) предельные амины5) непредельные амины
Из предложенного перечня формул выберите две таких, которые не могут соответствовать веществам с кратными связями в молекуле.
Из предложенного перечня выберите все вещества, которые могут быть использованы для синтеза ацетона в одну стадию.
ацетат кальция
пропионат кальция
пропионовая кислота
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые взаимодействовать с глюкозой.
гидроксид меди (II)
перманганат калия
бромид калия
Установите соответствие между углеводородом и продуктом его окисления сернокислым водным раствором перманганата калия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- бензойная кислота и муравьиная кислота4) бензойная кислота и углекислый газ5) гександиовая кислота7) исходный углеводород не окисляется в данных условиях
Установите соответствие между исходным веществом и органическим продуктом, который образуется в результате его сплавления с гидроксидом натрия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Из предложенного перечня типов реакций выберите все такие, к которым можно отнести термическое разложение хлората калия до хлорида калия и кислорода.
Из предложенного перечня внешних воздействий выберите все такие, которые приведут к изменению скорости реакции
Cr + H2SO4 = CrSO4 + H2.
нагревание раствора
увеличение концентрации ионов хрома
измельчение хрома
увеличение концентрации катионов водорода
повышение давления
Установите соответствие между выделенным символом химического элемента в формуле вещества и свойством, которое этот элемент может проявлять в реакциях с другими веществами: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА СВОЙСТВО ВЫДЕЛЕННОГО ЭЛЕМЕНТА
- может быть только окислителем2) может быть только восстановителем3) не проявляет окислительно-восстановительных свойств4) может быть как окислителем, так и восстановителем
Установите соответствие между формулой соли и процессом, протекающим на аноде при электролизе ее водного раствора: к соответствующей позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
СОЛЬ АНОДНЫЙ ПРОЦЕСС
Для выполнения задания 21 используйте следующие справочные данные. Концентрация (молярная, моль/л) показывает отношение количества растворённого вещества (n) к объёму раствора (V). pH («пэ аш») – водородный показатель; величина, которая отражает концентрацию ионов водорода в растворе и используется для характеристики кислотности среды.
Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.
- ацетон (0,01 моль/л) 2) этандиовая кислота (0,02 моль/л) 3) оксалат калия (0,02 моль/л) 4) нитрат диметиламмония (0,01 моль/л)
Запишите номера веществ в порядке возрастания значения рН их водных растворов.
Установите соответствие между видом воздействия на равновесную систему и направлением смещения химического равновесия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
BaO(тв.) + CO2(г) ⇄ BaCO3(тв.) + Q
ВОЗДЕЙСТВИЕ НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ
Б) уменьшение давленияВ) добавление оксида барияГ) добавление карбоната бария1) в сторону прямой реакции2) в сторону обратной реакции3) практически не смещается
В замкнутый реактор, содержащий катализатор, поместили смесь сернистого газа, оксида серы (VI) и кислорода, затем нагрели. В результате протекания обратимой реакции
2SO2(г) + O2(г) ⇆ 2SO3(г)
в системе установилось равновесие. При этом исходные концентрации кислорода и оксида серы (VI) были равны 0,6 моль/л и 0,3 моль/л, а равновесные концентрации сернистого газа и кислорода – 0,7 моль/л и 0,7 моль/л соответственно.
Определите исходную концентрацию сернистого газа (X) и равновесную концентрацию оксида серы (VI) (Y).
Установите соответствие между исходными веществами и признаком протекающей между ними реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ВЕЩЕСТВА ПРИЗНАК РЕАКЦИИ
А) фенол + FeCl3(р-р)Б) KMnO4 + СH3CHO + H2SO4В) KMnO4 + СH3CHO + KOHГ) KMnO4 + СH3CHO(р-р)1) обесцвечивание раствора2) изменение окраски раствора на зеленую3) обесцвечивание раствора и образование осадка4) изменение окраски раствора на фиолетовую5) изменение окраски раствора на желтую6) нет признаков реакции
Установите соответствие между областью применения и веществом, которое используется в этой области: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕЩЕСТВО
А) производство отбеливателейБ) получение удобренийВ) сварка и резка металлов
Ответом к заданиям 26–28 является число. Запишите это число в поле ответа в тексте работы, соблюдая при этом указанную степень точности. Затем перенесите это число в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Каждый символ пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами. Единицы измерения физических величин в бланке ответа указывать не нужно.
При охлаждении 200 г 30%-ного раствора соли из раствора выпало 20 г растворенного вещества. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе (в %). (Запишите число с точностью до десятых.)
Рассчитайте объем оксида углерода(IV) (в л, н.у.), образовавшегося при разложении карбоната кальция, если было затрачено 17,8 кДж энергии. Известно, что на образование по той же реакции 28 г оксида кальция необходимо 89 кДж энергии. (Запишите число с точностью до сотых.)
Рассчитайте массовую долю инертного газа в образце углекислого газа, если известно, что при пропускании 25 г такой смеси в избыток раствора гидроксида натрия объем газовой смеси уменьшился на 11,2 л (н.у.). (Запишите число с точностью до целых.)
Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1 в соответствии с инструкцией по выполнению работы. Проверьте, чтобы каждый ответ был записан в строке с номером соответствующего задания.
Для выполнения заданий 29, 30 используйте следующий перечень веществ:
сероводород, дихромат калия, серная кислота, нитрат цинка, нитрат серебра, хлорид аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите такие, окислительно-восстановительная реакция между которыми приводит к потере одной молекулой восстановителя шести электронов. Запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
Из предложенного перечня веществ выберите такие, которые вступают в реакцию ионного обмена и эта реакция сопровождается образованием осадка черного цвета. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения реакции с участием выбранных веществ.
Раствор гидрокарбоната бария смешали с раствором сульфата алюминия. Выделившийся при этом газ пропустили через раствор силиката натрия, при этом газ поглотился не полностью, а в результате реакции выпал студенистый осадок. Полученный осадок отфильтровали, высушили и прокалили. Твердый остаток смешали с фосфатом кальция, коксом и подвергли сплавлению.
Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При сгорании 2,45 г неизвестного органического вещества А образовались 3,52 г углекислого газа, 1,08 г воды и 0,73 г хлороводорода. Известно, что это вещество реагирует с водным раствором гидрокарбоната калия с выделением бесцветного газа, может быть получено присоединением хлороводорода к непредельному соединению Б, а также то, что молекула вещества А содержит один третичный атом углерода. На основании данных условия задания: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу органического вещества А; 2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение получения вещества А взаимодействием непредельного вещества Б с хлороводородом (используйте структурные формулы органических веществ).
Смесь массой 12 г, состоящую из карбоната калия и оксида алюминия подвергли сплавлению, в результате чего был получен твёрдый остаток, представляющий собой одно вещество. Полученный твёрдый остаток был полностью растворен в 215,6 г 25%-ного раствора серной кислоты, после чего к полученному раствору было добавлено 165,6 г 10%-ного карбоната калия. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин.)
Ответы к первой части варианта №15
№ задания, ответ № задания, ответ
Ответы ко второй части варианта №15
H2S + 3H2SO4 = 4SO2 + 4H2O
сера в степени окисления -2 (или сероводород) является восстановителем;
сера в степени окисления +6 (или серная кислота) – окислителем.
Задание 30
2AgNO3 + H2S = Ag2S + 2HNO3
2Ag+ + 2NO3- + H2S = Ag2S + 2H+ + 2NO3-
2Ag+ + H2S = Ag2S + 2H+
Задание 31
3Ba(HCO3)2 + Al2(SO4)3 = 3BaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2
Na2SiO3 + 2CO2 + 2H2O= 2NaHCO3 + H2SiO3
H2SiO3 = SiO2 + H2O
3SiO2 + Ca3(PO4)2 + 5C = 3CaSiO3 + 5CO + 2P
Задание 32
C6H5C(O)OCH2CH3 + KOH = C6H5COOK + CH3CH2OH
CH3CH2OH = CH2=CH2 + H2O
C6H6 + CH2=CH2 = C6H5CH2CH3
5C6H5CH2CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4 = 5C6H5COOH + 5CO2 + 6K2SO4 + 12MnSO4 + 28H2O
C6H5C(O)OCH2CH3 + H2O = C6H5COOH + CH3CH2OH
Задание 33
n(CO2) = m/M = 3,52/44 = 0,08 моль, тогда, n(C) = n(CO2) = 0,08 моль,
следовательно, m(C) = n(C) · M(C) = 0,08 · 12 = 0,96 г,
n(H2O) = m/M = 1,08/18 = 0,06 моль, тогда, nиз воды(H) = 2n(H2O) = 2 · 0,06 = 0,12 моль,
n(HCl) = m/M = 0,73/36,5 = 0,02 моль, тогда, nиз HCl(H) = n(HCl) = 0,02 моль,
тогда nобщее(H) = nиз воды(H) + nиз HCl(H) = 0,12 + 0,02 = 0,14 моль,
тогда mобщее(H) = M · n = 1 · 0,14 = 0,14 г,
n(Cl) = n(HCl) = 0,02 моль,
m(Cl) = M · n = 35,5 · 0,02 = 0,71 г
m(O) = m(в-ва А) − m(C) − m(H) − m(Cl) = 2,45 − 0,96 − 0,14 − 0,71 = 0,64 г
n(O) = m/M = 0,64/16 = 0,04 моль.
n(C) : n(H) : n(O) : n(Cl) = 0,08 : 0,14 : 0,04 : 0,02 = 4 : 7 : 2 : 1.
Таким образом, простейшая формула искомого органического соединения C4H7O2Cl.
Предположим, что данная формула является истинной. В условии сказано что в молекуле этого вещества содержится один третичный атом углерода, а также то, что вещество реагирует с раствором гидрокарбоната натрия с выделением газа. По всей видимости, вещество представляет собой:
Также сказано, что вещество, А может быть получено присоединением хлороводорода к непредельному веществу Б.
Веществом Б может являться 2-метилпропеновая кислота. Для данного вещества характерно присоединение галогеноводородов против правила Марковникова, в связи с чем веществом А будет являться
А уравнение получения вещества А из вещества Б будет иметь вид:
Задание 34
При сплавлении карбоната калия с оксидом алюминия протекает следующая реакция:
K2CO3 + Al2O3 = 2KAlO2 + CO2 (I)
Исходя из условия того, что в результате сплавления оксида алюминия и карбоната калия образовалось только одно вещество можно сделать вывод о том, что оба реагента полностью вступили в реакцию, а полученный твердый остаток представлял собой алюминат калия. Пусть количество вещества карбоната калия, вступившего в реакцию, равно х моль. Тогда, количество вещества оксида алюминия, вступившего в реакцию, также будет равно х моль. В свою очередь карбонат калия в количестве х моль будет иметь массу: m(K2CO3) = M(K2CO3) · nI(K2CO3) = 138х г,
а х моль оксида алюминия: m(Al2O3) = M(Al2O3) · n(Al2O3) = 102x г,
Тогда масса исходной смеси карбоната калия и оксида алюминия будет равна: m(исх. смеси) = mI(K2CO3) + m(Al2O3) = 138х + 102x = 240x г,
Из условия мы знаем, что масса исходной смеси равна также 12 г. Составим уравнение: 240х = 12 x = 0,05 моль
Таким образом, nI(K2CO3) = n(Al2O3) = 0,05 моль.
Исходя из уравнения реакции (I) количество вещества алюмината калия будет равно: n(KAlO2) = 2 · nI(K2CO3) = 2 · 0,05 = 0,1 моль,
Тогда, масса алюмината будет равна: m(KAlO2) = n(KAlO2) · M(KAlO2) = 0,1 · 98 = 9,8 г,
Рассчитаем количество вещества серной кислоты в ее исходном растворе: mисх.(H2SO4) = wисх.(H2SO4) · mисх. р-ра(H2SO4)/100% = 0,25 · 215,6 = 53,9 г, nисх.(H2SO4) = mисх.(H2SO4)/M(H2SO4) = 53,9/98 = 0,55 моль,
Запишем уравнение реакции алюмината калия с раствором серной кислоты:
2KAlO2 + 4H2SO4 = K2SO4 + Al2(SO4)3 + 4H2O (II)
Из уравнения реакции (II) следует, что количество вещества серной кислоты, вступившей в реакцию с алюминатом в 2 раза больше, чем количество вещества алюмината: nII(H2SO4) = 2n(KAlO2) = 2 · 0,1 = 0,2 моль.
Таким после прибавления алюмината к раствору серной кислоты, в растворе остается серная кислота в количестве: nост. после II(H2SO4) = nисх.(H2SO4) − nII(H2SO4) = 0,55 − 0,2 = 0,35 моль.
Рассчитаем количество вещества карбоната калия в добавленном 10%-ном растворе: mв исх. р-ре(K2CO3) = wисх.(K2CO3) · mисх. р-ра(K2CO3)/100% = 0,1 · 165,6 = 16,56 г, nв исх. р-ре(K2CO3) = mв исх. р-ре(K2CO3)/M(K2CO3) = 16,56/138 = 0,12 моль,
Карбонат калия, попадая в раствор, содержащий одновременно серную кислоту и сульфат алюминия в первую очередь будет реагировать с серной кислотой. Реакция будет протекать в соответствии с уравнением:
K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + CO2 (III)
Исходя из уравнения реакции (III) следует, что количество вещества серной кислоты, вступившей в реакцию с карбонатом калия будет равно: nIII(H2SO4) = nв исх. р-ре(K2CO3) = 0,12 моль.
После протекания реакции (III) в растворе остается еще: nост. после III(H2SO4) = nост. после II(H2SO4) − nIII(H2SO4) = 0,35 − 0,12 = 0,23 моль.
Таким образом, поскольку серной кислоты избыток, реакция карбоната калия с сульфатом алюминия не успеет начаться.
В свою очередь, масса серной кислоты в конечном растворе будет равна: mост. после III(H2SO4) = nост. после III(H2SO4) · Mост. после III(H2SO4) = 0,23 · 98 = 22,54 г.
Для того чтобы рассчитать массовую долю серной кислоты в конечном растворе необходимо рассчитать массу конечного раствора: mконечного р-ра = m(KAlO2) + mисх. р-ра(H2SO4) + mисх. р-ра(K2CO3) – mIII(CO2)
Значение всех необходимых величин известны кроме массы углекислого газа, образовавшегося в реакции (III). Найдем её. nIII(CO2) = nIII(K2CO3) = 0,12 моль, тогда mIII(CO2) = nIII(CO2) · M(CO2) = 0,12 · 44 = 5,28 г,
Таким образом, mконечного р-ра = m(KAlO2) + mисх. р-ра(H2SO4) + mисх. р-ра(K2CO3) – mIII(CO2) = 9,8 + 215,6 + 165,6 − 5,28 = 385,72 г
Тогда: wв конечном растворе(H2SO4) = 100% · mост. после III(H2SO4)/mконечного р-ра = 100% · 22,54/385,72 = 5,84%.