Номер 14, страница 169 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 35. Алюминий — химический элемент и простое вещество. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 14, страница 169.

Условие.

14. При взаимодействии 3,7 г медно-алюминиевого сплава с раствором гидроксида калия выделилось 2,24 л водорода (н. у.). Определите состав сплава в процентах по массе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(сплава) = 3,7$ г

$V(H_2) = 2,24$ л (н. у.)

Найти:

$\omega(Al)$ - ?

$\omega(Cu)$ - ?

Решение:

В состав медно-алюминиевого сплава входят медь (Cu) и алюминий (Al). При обработке сплава раствором гидроксида калия (KOH) в реакцию вступает только алюминий, поскольку он является амфотерным металлом. Медь, как металл, стоящий в ряду активности после водорода, с растворами щелочей не реагирует.

Уравнение реакции взаимодействия алюминия с водным раствором гидроксида калия:

$2Al + 2KOH + 6H_2O \rightarrow 2K[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$

Из уравнения видно, что выделение водорода происходит только за счет реакции с алюминием. Найдем количество вещества (моль) выделившегося водорода. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, найдем количество вещества алюминия, которое прореагировало:

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

Следовательно, количество вещества алюминия равно:

$n(Al) = \frac{2}{3} \cdot n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 0,1 \text{ моль} = \frac{0,2}{3} \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу алюминия в сплаве. Молярная масса алюминия $M(Al) = 27$ г/моль.

$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = \frac{0,2}{3} \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 0,2 \cdot 9 \text{ г} = 1,8 \text{ г}$

Общая масса сплава дана в условии. Зная массу алюминия, можем найти массу меди в сплаве:

$m(Cu) = m(сплава) - m(Al) = 3,7 \text{ г} - 1,8 \text{ г} = 1,9 \text{ г}$

Наконец, определим состав сплава в массовых процентах. Массовая доля ($\omega$) компонента вычисляется как отношение массы компонента к массе всего сплава, умноженное на 100%.

$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(сплава)} \cdot 100\% = \frac{1,8 \text{ г}}{3,7 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 48,65\%$

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(сплава)} \cdot 100\% = \frac{1,9 \text{ г}}{3,7 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 51,35\%$

Ответ: массовая доля алюминия в сплаве составляет 48,65%, массовая доля меди – 51,35%.