Номер 64, страница 109 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

10. Металлы. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 64, страница 109.

Условие.

64. На 20 г смеси меди с алюминием подействовали концентрированным раствором гидроксида калия. Оставшийся после реакции металл растворили в концентрированной азотной кислоте, образовавшуюся соль выделили и прокалили. Масса твёрдого остатка после прокаливания составила 8 г. Запишите уравнения реакций и рассчитайте массовые доли металлов в исходной смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{смесь Cu + Al}) = 20 \text{ г}$

$m(\text{твёрдый остаток после прокаливания}) = 8 \text{ г}$

Найти:

Уравнения реакций - ?

$\omega(\text{Cu}) - ?$

$\omega(\text{Al}) - ?$

Решение:

Запишите уравнения реакций

1. При обработке смеси меди и алюминия концентрированным раствором гидроксида калия реагирует только алюминий, так как он является амфотерным металлом. Медь с растворами щелочей не взаимодействует.

$2\text{Al} + 2\text{KOH} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{K}[\text{Al}(\text{OH})_4] + 3\text{H}_2\uparrow$

2. Оставшийся после реакции металл – это медь. Ее растворяют в концентрированной азотной кислоте. Образуется нитрат меди(II), оксид азота(IV) и вода.

$\text{Cu} + 4\text{HNO}_3(\text{конц.}) \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

3. Полученную соль, нитрат меди(II), выделяют и прокаливают. При термическом разложении нитрата меди(II) образуется твёрдый оксид меди(II), а также газообразные оксид азота(IV) и кислород.

$2\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{CuO} + 4\text{NO}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow$

Твёрдый остаток после прокаливания, масса которого дана в условии, – это оксид меди(II) (CuO).

Ответ:

$2\text{Al} + 2\text{KOH} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{K}[\text{Al}(\text{OH})_4] + 3\text{H}_2\uparrow$

$\text{Cu} + 4\text{HNO}_3(\text{конц.}) \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

$2\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{CuO} + 4\text{NO}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow$

рассчитайте массовые доли металлов в исходной смеси

1. Расчеты ведем, исходя из массы конечного продукта – оксида меди(II).

2. Вычислим молярную массу оксида меди(II), используя округленные атомные массы: $Ar(\text{Cu}) = 64 \text{ а.е.м.}$, $Ar(\text{O}) = 16 \text{ а.е.м.}$

$M(\text{CuO}) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества оксида меди(II) массой 8 г.

$n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{8 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии реакций, все атомы меди из исходной смеси в итоге оказались в составе оксида меди(II). Соотношение количеств вещества меди и оксида меди(II) составляет 1:1.

$n(\text{Cu}) = n(\text{CuO}) = 0.1 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу меди, которая содержалась в исходной смеси.

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0.1 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 6.4 \text{ г}$

6. Теперь определим массовую долю меди в исходной 20-граммовой смеси.

$\omega(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{6.4 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 32\%$

7. Масса алюминия в смеси равна разности между общей массой смеси и массой меди.

$m(\text{Al}) = m(\text{смеси}) - m(\text{Cu}) = 20 \text{ г} - 6.4 \text{ г} = 13.6 \text{ г}$

8. Рассчитаем массовую долю алюминия.

$\omega(\text{Al}) = \frac{m(\text{Al})}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{13.6 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 68\%$

Ответ: Массовая доля меди (Cu) в смеси составляет 32%, массовая доля алюминия (Al) – 68%.