Номер 3, страница 148 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 41. Химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 148.

Условие.

3. 6 г смеси, состоящей из порошков алюминия и меди, обработали избытком соляной кислоты, при этом выделилось 3,7 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю (в процентах) каждого металла в смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{смеси Al и Cu}) = 6 \text{ г}$

$V(H_2) = 3,7 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$\omega(Al) - ?$

$\omega(Cu) - ?$

Решение:

Из двух металлов в смеси, алюминия и меди, с соляной кислотой будет реагировать только алюминий. Это связано с тем, что в электрохимическом ряду напряжений металлов алюминий стоит до водорода, а медь — после. Металлы, стоящие до водорода, способны вытеснять его из растворов кислот (кроме азотной).

Составим уравнение реакции для алюминия:

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

Реакция для меди:

$Cu + HCl \rightarrow \text{реакция не идет}$

Весь выделившийся водород образовался в результате реакции алюминия с кислотой. Это позволяет нам рассчитать массу алюминия в исходной смеси.

1. Найдем количество вещества (моль) выделившегося водорода. Так как объем дан при нормальных условиях (н. у.), используем молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{3,7 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,1652 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. Из стехиометрических коэффициентов видно, что на 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода.

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

Отсюда находим количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} \times n(H_2) = \frac{2}{3} \times \frac{3,7}{22,4} \text{ моль} \approx 0,1101 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу алюминия. Молярная масса алюминия $M(Al) = 27 \text{ г/моль}$.

$m(Al) = n(Al) \times M(Al) \approx 0,1101 \text{ моль} \times 27 \text{ г/моль} \approx 2,973 \text{ г}$

4. Теперь мы можем найти массу меди в смеси, вычитая массу алюминия из общей массы смеси.

$m(Cu) = m(\text{смеси}) - m(Al) = 6 \text{ г} - 2,973 \text{ г} = 3,027 \text{ г}$

5. Наконец, вычислим массовые доли каждого металла в смеси по формуле $\omega = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{смеси})} \times 100\%$.

Массовая доля алюминия:

$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(\text{смеси})} \times 100\% = \frac{2,973 \text{ г}}{6 \text{ г}} \times 100\% \approx 49,6\%$

Массовая доля меди:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{смеси})} \times 100\% = \frac{3,027 \text{ г}}{6 \text{ г}} \times 100\% \approx 50,4\%$

Ответ: массовая доля алюминия в смеси составляет 49,6%, а массовая доля меди — 50,4%.