Номер 3, страница 137 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 29. Медь. Глава VI. Металлы - номер 3, страница 137.

Условие.

3. Образец бронзы, состоящей из алюминия и меди, масса которого 49,1 г, обработали соляной кислотой до прекращения выделения водорода (н. у.). Объем образовавшегося газа оказался равным 6,72 л. Вычислите массовую долю каждого компонента в этом образце бронзы.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса образца бронзы ($m_{сплава}$) = 49,1 г
Объем выделившегося водорода ($V(\text{H}_2)$) = 6,72 л (н. у.)

Перевод в систему СИ (для справки, в расчетах используются более удобные единицы г и л):

$m_{сплава}$ = 0,0491 кг
$V(\text{H}_2)$ = 0,00672 м³

Найти:

Массовую долю алюминия ($\omega(\text{Al})$) - ?
Массовую долю меди ($\omega(\text{Cu})$) - ?

Решение:

Бронза в данном случае является сплавом алюминия (Al) и меди (Cu). При обработке сплава соляной кислотой (HCl) в реакцию вступает только алюминий, так как он стоит в ряду активности металлов левее водорода, в то время как медь стоит правее и с соляной кислотой не реагирует.

Уравнение реакции алюминия с соляной кислотой:

$2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\uparrow$

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

$n(\text{H}_2) = \frac{V(\text{H}_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. Из уравнения видно, что соотношение количеств вещества алюминия и водорода составляет $2:3$.

$\frac{n(\text{Al})}{2} = \frac{n(\text{H}_2)}{3}$

$n(\text{Al}) = \frac{2}{3} \times n(\text{H}_2) = \frac{2}{3} \times 0,3 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

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

$m(\text{Al}) = n(\text{Al}) \times M(\text{Al}) = 0,2 \text{ моль} \times 27 \text{ г/моль} = 5,4 \text{ г}$

4. Теперь можно найти массу меди в сплаве, зная общую массу образца.

$m(\text{Cu}) = m_{сплава} - m(\text{Al}) = 49,1 \text{ г} - 5,4 \text{ г} = 43,7 \text{ г}$

5. Вычислим массовые доли компонентов в сплаве по формуле:

$\omega(\text{компонента}) = \frac{m(\text{компонента})}{m_{сплава}} \times 100\%$

$\omega(\text{Al}) = \frac{m(\text{Al})}{m_{сплава}} \times 100\% = \frac{5,4 \text{ г}}{49,1 \text{ г}} \times 100\% \approx 11,0\%$

$\omega(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{m_{сплава}} \times 100\% = \frac{43,7 \text{ г}}{49,1 \text{ г}} \times 100\% \approx 89,0\%$

Ответ: массовая доля алюминия в образце бронзы составляет 11,0%, массовая доля меди - 89,0%.