Сколько граммов карбида алюминия следует добавить к 150 г 21% раствора азотной кислоты чтобы массовая доля кислоты уменьшилась в 3 раза

В данном случае параллельно протекают две реакции.

Вторая протекает по мере образования гидроксида алюминия Al(OH)3, с которым и взаимодействует азотная кислота.

1) Al4C3 + 12H2O --> 4Al(OH)3 + 3CH4

2) Al(OH)3 + 3HNO3 --> Al(NO3)3 + 3H2O

Процесс можно описать суммарной реакцией:

Al4C3 + 12HNO3 --> 4Al(NO3)3 + 3CH4

Теперь сухой математический расчёт.

m(HNO3) = 150*0,21 = 31,5 (г)

Необходимо уменьшить массовую долю кислоты в три раза, значит, должно остаться:

31,5/3 = 10,5 (г)

Т.е. на взаимодействие с карбидом ушло:

31,5 - 10,5 = 21 (г)

Теперь надо найти кол-во кислоты, вступившей в реакцию:

v = m/M

v(HNO3) = m(HNO3)/M(HNO3) = 21/63 = 1/3 (моль)

Согласно уравнению реакции, кол-во карбида в 12 раз меньше кол-ва кислоты:

v(Al4C3) = 1/12 v(HNO3) = 1/36 (моль)

Масса карбида алюминия равна:

m = v*M

m(Al4C3) = v(Al4C3) * M(Al4C3) = 144 * 1/36 = 144/36 = 4 (г)

ответ: m(Al4C3) = 4 г.