Массовые доли металлов в смеси по газам
Порцию смеси порошков железа, меди и алюминия массой 25,5 г растворили в соляной кислоте. В результате образовался газ объемом 19,04 л (н. у.). Если растворить точно такую же порцию смеси в растворе гидроксида натрия, выделяется 16,8 л (н. у.) газа. Вычислите массовые доли металлов в смеси.
Дано
`m(смеси) = 25.5 text{ г}`
`V_1(H_2) = 19.04 text{ л}`
`V_2(H_2) = 16.8 text{ л}`
Найти
`ω(Fe) = text{ ?}`
`ω(Cu) = text{ ?}`
`ω(Al) = text{ ?}`
Решение
С гидроксидом натрия реагирует только алюминий:
`2Al + 2NaOH + 6H_2O = 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 text{↑}`
Найдем количество водорода от реакции с алюминием:
`n_2(H_2) = (V_2(H_2))/(V_m) = 16.8/22.4 = 0.75 text{ моль}`
Рассчитаем количество вещества алюминия по уравнению реакции:
`n(Al) = (2*n_2(H_2))/3 = (2*0.75)/3 = 0.5 text{ моль}`
Вычислим массу алюминия:
`m(Al) = n(Al)*M(Al) = 0.5*27 = 13.5 text{ г}`
С соляной кислотой реагируют только железо и алюминий:
`Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2 text{↑}`
`2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2 text{↑}`
При сравнении реакций алюминия с соляной кислотой и с гидроксидом натрия видно, что выделяется одинаковый объём водорода, следовательно, объём водорода, выделившийся при реакции железа с соляной кислотой:
`V_(Fe)(H_2) = V_1(H_2) - V_2(H_2) = 19.04 - 16.8 = 2.24 text{ л}`
Найдем количество водорода от реакции с железом:
`n_(Fe)(H_2) = (V_(Fe)(H_2))/(V_m) = 2.24/22.4 = 0.1 text{ моль}`
По уравнению реакции количество вещества алюминия равно количеству водорода:
`n(Fe) = n_(Fe)(H_2) = 0.1 text{ моль}`
Вычислим массу алюминия:
`m(Fe) = n(Fe)*M(Fe) = 0.1*56 = 5.6 text{ г}`
Найдем массу меди:
`m(смеси) = m(смеси) - m(Fe) - m(Al) = 25.5 - 5.6 - 13.5 = 6.4 text{ г}`
Вычислим массовые доли металлов:
`ω(Fe) = (100 * m(Fe)) / (m(смеси)) = (100 * 5.6) / 25.5 = 21.96%`
`ω(Al) = (100 * m(Al)) / (m(смеси)) = (100 * 13.5) / 25.5 = 52.94%`
`ω(Cu) = (100 * m(Cu)) / (m(смеси)) = (100 * 6.4) / 25.5 = 25.1%`
Ответ
`ω(Fe) = 21.96%`
`ω(Al) = 52.94%`
`ω(Cu) = 25.1%`