Номер 2, страница 66, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Сплав меди с алюминием массой 2 г растворили в растворе разбавленной серной кислоты. В результате реакции выделился газ объемом 1,12 л. Определите, какой металл вступает в окислительно-восстановительную реакцию. Найдите массовую долю металла в сплаве, который не вступает в реакцию.

Ответ: 55%.

Дано:

$m(\text{сплава}) = 2 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 1.12 \text{ л}$

Найти:

1. Какой металл вступает в окислительно-восстановительную реакцию?

2. $\omega(\text{нереагирующего металла}) - ?$

Решение:

Определите, какой металл вступает в окислительно-восстановительную реакцию.

Сплав состоит из меди (Cu) и алюминия (Al). Взаимодействие с разбавленной серной кислотой ($H_2SO_4$) зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. Алюминий находится в ряду напряжений до водорода, поэтому он будет реагировать с разбавленными кислотами, вытесняя водород. Медь находится после водорода, поэтому она не реагирует с разбавленной серной кислотой.

Реакция алюминия с серной кислотой является окислительно-восстановительной, так как в ходе нее элементы изменяют свои степени окисления. Алюминий окисляется (является восстановителем), а ионы водорода в кислоте восстанавливаются (являются окислителем).

Уравнение реакции:

$2Al^0 + 3H_2^{+1}SO_4 \rightarrow Al_2^{+3}(SO_4)_3 + 3H_2^0\uparrow$

Процессы окисления и восстановления:

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 2 (окисление, Al - восстановитель)

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 3 (восстановление, $H^+$ - окислитель)

Таким образом, в окислительно-восстановительную реакцию вступает алюминий.

Ответ: в окислительно-восстановительную реакцию вступает алюминий.

Найдите массовую долю металла в сплаве, который не вступает в реакцию.

Металл, который не вступает в реакцию, — это медь (Cu). Газ, выделившийся в результате реакции, — это водород ($H_2$).

1. Найдем количество вещества выделившегося водорода. Объем газа дан при нормальных условиях (н.у.), молярный объем газа при н.у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{1.12 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции $2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$ найдем количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. Соотношение количеств веществ алюминия и водорода:

$\frac{n(Al)}{2} = \frac{n(H_2)}{3}$

$n(Al) = \frac{2}{3} \times n(H_2) = \frac{2}{3} \times 0.05 \text{ моль} = \frac{0.1}{3} \text{ моль}$

3. Найдем массу прореагировавшего алюминия. Молярная масса алюминия $M(Al) = 27 \text{ г/моль}$.

$m(Al) = n(Al) \times M(Al) = \frac{0.1}{3} \text{ моль} \times 27 \text{ г/моль} = 0.9 \text{ г}$

4. Найдем массу меди в сплаве. Общая масса сплава - 2 г.

$m(Cu) = m(\text{сплава}) - m(Al) = 2 \text{ г} - 0.9 \text{ г} = 1.1 \text{ г}$

5. Найдем массовую долю меди (металла, который не вступает в реакцию) в сплаве.

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{сплава})} \times 100\% = \frac{1.1 \text{ г}}{2 \text{ г}} \times 100\% = 0.55 \times 100\% = 55\%$

Ответ: 55%.