Номер 2, страница 155, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Смесь алюминия и бериллия массой 144 г реагирует с соляной кислотой и выделяется 20 г водорода. Определите массу каждого металла в смеси и их массовые доли.

Ответ: 75% алюминия, 25% бериллия.

Дано:

$m(смеси\ Al, Be) = 144\ г$

$m(H_2) = 20\ г$

Найти:

$m(Al) - ?$

$m(Be) - ?$

$\omega(Al) - ?$

$\omega(Be) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнения химических реакций взаимодействия алюминия и бериллия с соляной кислотой (HCl):

Реакция алюминия с соляной кислотой:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

Реакция бериллия с соляной кислотой:

$Be + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2\uparrow$

2. Вычислим молярные массы веществ, участвующих в расчетах (используя периодическую таблицу химических элементов):

$M(Al) \approx 27\ г/моль$

$M(Be) \approx 9\ г/моль$

$M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2\ г/моль$

3. Составим систему уравнений. Пусть масса алюминия в смеси равна $\text{x}$ г, тогда масса бериллия будет $(144 - x)$ г.

Найдем количество вещества (моль) для каждого металла:

$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{x}{27}\ моль$

$n(Be) = \frac{m(Be)}{M(Be)} = \frac{144 - x}{9}\ моль$

4. По уравнениям реакций найдем количество вещества водорода, выделившегося в каждой реакции.

Из уравнения реакции с алюминием, соотношение количеств веществ $n(Al) : n(H_2) = 2 : 3$.

Следовательно, количество вещества водорода, выделившегося из реакции с алюминием ($n_1(H_2)$), равно:

$n_1(H_2) = \frac{3}{2} n(Al) = \frac{3}{2} \cdot \frac{x}{27} = \frac{x}{18}\ моль$

Из уравнения реакции с бериллием, соотношение количеств веществ $n(Be) : n(H_2) = 1 : 1$.

Следовательно, количество вещества водорода, выделившегося из реакции с бериллием ($n_2(H_2)$), равно:

$n_2(H_2) = n(Be) = \frac{144 - x}{9}\ моль$

5. Общее количество вещества водорода, выделившегося в обеих реакциях, можно найти по его известной массе:

$n_{общ}(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{20\ г}{2\ г/моль} = 10\ моль$

6. Сумма количеств вещества водорода из обеих реакций равна общему количеству вещества водорода:

$n_1(H_2) + n_2(H_2) = n_{общ}(H_2)$

$\frac{x}{18} + \frac{144 - x}{9} = 10$

Для решения уравнения приведем дроби к общему знаменателю (18):

$\frac{x}{18} + \frac{2(144 - x)}{18} = 10$

Умножим обе части уравнения на 18:

$x + 2(144 - x) = 10 \cdot 18$

$x + 288 - 2x = 180$

$288 - x = 180$

$x = 288 - 180$

$x = 108$

Таким образом, масса алюминия в смеси составляет 108 г.

$m(Al) = 108\ г$

7. Найдем массу бериллия:

$m(Be) = 144 - m(Al) = 144 - 108 = 36\ г$

8. Определим массовые доли ($\omega$) металлов в смеси.

Массовая доля алюминия:

$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{108\ г}{144\ г} \cdot 100\% = 0.75 \cdot 100\% = 75\%$

Массовая доля бериллия:

$\omega(Be) = \frac{m(Be)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{36\ г}{144\ г} \cdot 100\% = 0.25 \cdot 100\% = 25\%$

Ответ: масса алюминия в смеси – 108 г, масса бериллия – 36 г; массовая доля алюминия – 75%, массовая доля бериллия – 25%.