Номер 59, страница 109 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 59, страница 109.

Условие.

59. При обработке 2 г сплава, состоящего из алюминия и магния, раствором гидроксида калия выделилось 1,68 л водорода (н. у.). Чему равна массовая доля магния в этом сплаве? Какой объём водорода можно получить при действии на этот же сплав избытка соляной кислоты?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(сплава) = 2 \ г$

$V(H_2)_{KOH} = 1.68 \ л$ (н. у.)

сплав: $Al + Mg$

Найти:

$\omega(Mg) - ?$

$V(H_2)_{HCl} - ?$

Решение:

Чему равна массовая доля магния в этом сплаве?

1. При обработке сплава алюминия и магния раствором гидроксида калия в реакцию вступает только алюминий, так как он является амфотерным металлом. Магний, как основной металл, с растворами щелочей не реагирует.

Уравнение реакции алюминия с водным раствором гидроксида калия:

$2Al + 2KOH + 2H_2O \rightarrow 2KAlO_2 + 3H_2\uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества выделившегося водорода. Молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет $22.4 \ л/моль$.

$\nu(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{1.68 \ л}{22.4 \ л/моль} = 0.075 \ моль$

3. По уравнению реакции определим количество вещества алюминия, содержащегося в сплаве. Из стехиометрических коэффициентов следует:

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

$\nu(Al) = \frac{2}{3} \nu(H_2) = \frac{2}{3} \times 0.075 \ моль = 0.05 \ моль$

4. Найдем массу алюминия в сплаве. Молярная масса алюминия $M(Al) = 27 \ г/моль$.

$m(Al) = \nu(Al) \times M(Al) = 0.05 \ моль \times 27 \ г/моль = 1.35 \ г$

5. Зная общую массу сплава, найдем массу магния:

$m(Mg) = m(сплава) - m(Al) = 2 \ г - 1.35 \ г = 0.65 \ г$

6. Теперь можно рассчитать массовую долю магния в сплаве:

$\omega(Mg) = \frac{m(Mg)}{m(сплава)} \times 100\% = \frac{0.65 \ г}{2 \ г} \times 100\% = 32.5\%$

Ответ: Массовая доля магния в этом сплаве равна 32.5%.

Какой объём водорода можно получить при действии на этот же сплав избытка соляной кислоты?

1. При действии избытка соляной кислоты на сплав в реакцию вступают оба металла.

Уравнения реакций:

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

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$

2. Количество вещества алюминия в сплаве нам известно из предыдущей части: $\nu(Al) = 0.05 \ моль$. Найдем количество вещества водорода, которое выделится при реакции алюминия с кислотой:

$\nu_1(H_2) = \frac{3}{2} \nu(Al) = \frac{3}{2} \times 0.05 \ моль = 0.075 \ моль$

3. Рассчитаем количество вещества магния в сплаве. Масса магния $m(Mg) = 0.65 \ г$. Молярная масса магния $M(Mg) = 24 \ г/моль$.

$\nu(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{0.65 \ г}{24 \ г/моль} \approx 0.02708 \ моль$

4. По уравнению реакции магния с кислотой найдем количество вещества выделившегося водорода. Соотношение $\nu(Mg):\nu_2(H_2) = 1:1$.

$\nu_2(H_2) = \nu(Mg) \approx 0.02708 \ моль$

5. Найдем общее количество вещества водорода, выделившегося в обеих реакциях:

$\nu_{общ}(H_2) = \nu_1(H_2) + \nu_2(H_2) = 0.075 \ моль + 0.02708 \ моль = 0.10208 \ моль$

6. Рассчитаем общий объем водорода при нормальных условиях:

$V_{общ}(H_2) = \nu_{общ}(H_2) \times V_m = 0.10208 \ моль \times 22.4 \ л/моль \approx 2.2866 \ л$

Округляя результат до трех значащих цифр (как в исходных данных), получаем $2.29 \ л$.

Ответ: При действии на этот же сплав избытка соляной кислоты можно получить 2.29 л водорода.