Номер 4, страница 40, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•4*. На сплав алюминия и меди массой 20 г подействовали избытком холодной $\text{HNO}_3\text{(конц.)}$. Выделилось 2,24 л газа (н. у.). Вычислите массовые доли компонентов.

Ответ: 16% Cu; 84% Al.

Дано:

$m(\text{сплава Al, Cu}) = 20 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 2,24 \text{ л (н.у.)}$

Избыток холодной концентрированной $HNO_3$

Найти:

$\omega(\text{Al}) - ?$

$\omega(\text{Cu}) - ?$

Решение:

При обработке сплава алюминия и меди холодной концентрированной азотной кислотой происходит пассивация алюминия, то есть он покрывается защитной оксидной пленкой и не реагирует. Медь, как менее активный металл, вступает в реакцию с кислотой. Следовательно, выделившийся газ является продуктом реакции только меди.

Уравнение реакции меди с концентрированной азотной кислотой:

$Cu + 4HNO_{3(\text{конц.})} \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Выделившийся газ – это диоксид азота ($NO_2$).

1. Найдем количество вещества выделившегося газа. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(NO_2) = \frac{V(NO_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества меди, вступившей в реакцию. Соотношение молей меди и диоксида азота составляет 1:2.

$n(Cu) = \frac{1}{2} \cdot n(NO_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

3. Вычислим массу меди в сплаве. Молярная масса меди $M(Cu) = 64$ г/моль.

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,05 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 3,2 \text{ г}$

4. Зная общую массу сплава, найдем массу алюминия.

$m(Al) = m(\text{сплава}) - m(Cu) = 20 \text{ г} - 3,2 \text{ г} = 16,8 \text{ г}$

5. Теперь вычислим массовые доли (в процентах) меди и алюминия в сплаве.

Массовая доля меди:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{3,2 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 16\%$

Массовая доля алюминия:

$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{16,8 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 84\%$

Ответ: массовая доля меди в сплаве составляет 16%, массовая доля алюминия – 84%.