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