Номер 58, страница 109 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

10. Металлы. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 58, страница 109.

Условие.

58. При действии избытка соляной кислоты на 20 г смеси, содержащей медь и железо, выделился газ объёмом 3,36 л (н. у.). Определите состав исходной смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(смеси) = 20 \text{ г}$

$V(газа) = 3,36 \text{ л}$ (н. у.)

Состав смеси: Fe и Cu

Реагент: избыток HCl

Найти:

$\omega(Fe) - ?$

$\omega(Cu) - ?$

Решение:

При действии соляной кислоты на смесь железа и меди, в реакцию вступает только железо. Медь, как металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, с соляной кислотой не реагирует.

Уравнение химической реакции для железа:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Газ, который выделяется в результате реакции, — это водород ($H_2$).

1. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося водорода. Объем дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому используем молярный объем газов, равный $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{3,36 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции, на 1 моль прореагировавшего железа выделяется 1 моль водорода. Следовательно, их количества вещества равны.

$n(Fe) = n(H_2) = 0,15 \text{ моль}$

3. Найдем массу железа в исходной смеси, используя его молярную массу $M(Fe) = 56 \text{ г/моль}$.

$m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 0,15 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 8,4 \text{ г}$

4. Зная общую массу смеси и массу железа, найдем массу меди.

$m(Cu) = m(смеси) - m(Fe) = 20 \text{ г} - 8,4 \text{ г} = 11,6 \text{ г}$

5. Теперь определим состав исходной смеси, рассчитав массовые доли (процентное содержание) компонентов.

Массовая доля железа ($\omega(Fe)$):

$\omega(Fe) = \frac{m(Fe)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{8,4 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 42\%$

Массовая доля меди ($\omega(Cu)$):

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{11,6 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 58\%$

Ответ: исходная смесь состоит из 42% железа и 58% меди по массе.