Химия
8 класс
Вопрос
Смесь железа, алюминия и меди массой 5,0 г обработали избытком раствора соляной кислоты, при этом выделился водород объемом $1,900 дм^{3}$ (н.у.). При действии на эту смесь массой 3,0 г концентрированным раствором $NaOH$ получили водород объемом $0,672 дм^{3}$ (н.у.). Определите состав исходной смеси ($\omega$, %).
Ответ
1) $Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2} \uparrow$
2) $2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2} \uparrow$
3) $2Al + 2NaOH + 10H_{2}O = 2Na[Al(OH)_{4}(H_{2}O)_{2}] + 3H_{2} \uparrow$
$M(Al) = 27 г/моль; M(Fe) = 56 г/моль; M(Cu) = 64 г/моль$.
Из уравнения реакции (3) и условия задачи следует, что количество водорода равно $\frac{0,672}{22,4} = 0,03 моль$. Следовательно, в реакцию (3) вступило алюминия $\frac{2}{3}$ моль $H_{2} = \frac{2 \cdot 0,03}{3} = 0,02 моль$ или $0,02 \cdot 27 = 0,54 г$. Алюминий массой 0,54 г содержался в смеси массой 3,00 г. В исходной смеси массой 5 г содержится $\frac{5,0 \cdot 0,54}{3} = 0,9 г Al$ или $\frac{0,9}{27} = 0,0333 моль$.
Количество водорода, выделившегося по реакции (2) составит $\frac{3}{2}$ моль $Al$ или $\frac{0,0333 \cdot 3}{2} = 0,05 моль$, а объем водорода равен $0,05 \cdot 22,4 = 1,12 дм^{3}$. Тогда объем водорода, выделившийся по реакции (1) составит $1,90 - 1,12 = 0,78 дм^{3}$ или $\frac{0,78}{22,4} = 0,035 моль$. Следовательно, в реакции (1) участвует такое же количество железа, т.е. 0,035 моль или $0,035 \cdot 56 = 1,95 г$. $\omega (Fe) = \frac{1,95 \cdot 100}{5,00} = 39$ %; $\omega(Al) = \frac{0,9 \cdot 100}{5,00} = 18$ %; $\omega (Cu) = 100 - 39 - 18 = 43$ %.