Состава сплава по результатам химических реакций
Сплав цинка, железа и меди массой 78,8 г обработали избытком раствора гидроксида калия. Масса нерастворившегося остатка составляла 59,2 г. Остаток обработали избытком концентрированной серной кислоты. Для растворения оставшегося металла потребовалось 417,14 мл 10%-ной соляной кислоты (ρ = 1,05 г/мл). Найдите массовые доли металлов в исходном сплаве.
Дано
`m(сплава) = 78.8 text{ г}`
`m(остатка) = 59.2 text{ г}`
`V(text{р-ра } HCl) = 417.14 text{ мл}`
`ω(HCl) = 10%`
`ρ(text{р-ра } HCl) = 1.05 text{ г/мл}`
Найти
`ω(Zn) = text{ ?}`
`ω(Fe) = text{ ?}`
`ω(Cu) = text{ ?}`
Решение
С раствором гидроксида калия реагирует только цинк:
`Zn + 2KOH + 2H_2O = K_2[Zn(OH)_4] + H_2 text{↑}`
Найдём массу цинка:
`m(Zn) = m(сплава) - m(остатка) = 78.8 - 59.2 = 19.6 text{ г}`
С концентрированной серной кислотой прореагировала только медь, поскольку железо пассивируется. Соответственно с соляной кислотой прореагировало железо. Запишем уравнение реакции железа с соляной кислотой:
`Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2 text{↑}`
Найдём массу раствора соляной кислоты:
`m(text{р-ра } HCl) = ρ(text{р-ра } HCl) * V(text{р-ра } HCl) = 1.05 * 417.14 = 438 text{ г}`
Найдём массу хлороводорода в растворе:
`m(HCl) = (ω(HCl) * m(text{р-ра } HCl)) / 100 = (10 * 438) / 100 = 43.8 text{ г}`
Найдём количество вещества соляной кислоты:
`n(HCl) = (m(HCl)) / (M(HCl)) = 43.8 / 36.5 = 1.2 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества железа в 2 раза меньше количества соляной кислоты:
`n(Fe) = (n(HCl)) / 2 = 1.2 / 2 = 0.6 text{ моль}`
Найдём массу железа:
`m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 0.6 * 56 = 33.6 text{ г}`
Найдём массу меди:
`m(Cu) = m(остатка) - m(Fe) = 59.2 - 33.6 = 25.6 text{ г}`
Вычислим массовые доли металлов в сплаве:
`ω(Zn) = (100 * m(Zn)) / (m(сплава)) = (100 * 19.6) / 78.8 = 24.87%`
`ω(Fe) = (100 * m(Fe)) / (m(сплава)) = (100 * 33.6) / 78.8 = 42.64%`
`ω(Cu) = (100 * m(Cu)) / (m(сплава)) = (100 * 25.6) / 78.8 = 32.49%`
Ответ
`ω(Zn) = 24.87%`
`ω(Fe) = 42.64%`
`ω(Cu) = 32.49%`