Номер 8, страница 167 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 46. Алюминий. Подумай, ответь, выполни... - номер 8, страница 167.

Условие.

8. На сплав алюминия и меди подействовали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия при нагревании. Выделилось 2,24 л некоторого газа (н. у.). Вычислите процентный состав сплава, если его общая масса была 10 г.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{газа}) = 2.24 \text{ л}$ (н.у.)

$m(\text{сплава}) = 10 \text{ г}$

Сплав: $Al$ и $Cu$

Реагент: избыток концентрированного раствора $NaOH$

$V(\text{газа}) = 2.24 \text{ л} = 0.00224 \text{ м}^3$

$m(\text{сплава}) = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(Al) - ?$

$\omega(Cu) - ?$

Решение:

При обработке сплава алюминия и меди избытком концентрированного раствора гидроксида натрия в реакцию вступает только алюминий, так как медь — неактивный металл и не реагирует со щелочами. Алюминий, как амфотерный металл, реагирует с водным раствором щелочи с выделением водорода.

Уравнение химической реакции:

$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

Из уравнения видно, что выделившийся газ — это водород ($H_2$).

1. Найдем количество вещества выделившегося водорода ($H_2$). Поскольку газ измерен при нормальных условиях (н.у.), используем молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2.24 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества алюминия ($Al$), вступившего в реакцию. Согласно стехиометрическим коэффициентам, соотношение количеств веществ алюминия и водорода составляет $2:3$.

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

Отсюда находим количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} \times n(H_2) = \frac{2}{3} \times 0.1 \text{ моль} = \frac{0.2}{3} \text{ моль}$

3. Вычислим массу алюминия в сплаве, используя его молярную массу ($M(Al) = 27 \text{ г/моль}$):

$m(Al) = n(Al) \times M(Al) = \frac{0.2}{3} \text{ моль} \times 27 \text{ г/моль} = 0.2 \times 9 \text{ г} = 1.8 \text{ г}$

4. Теперь можем рассчитать массовую долю (процентный состав) алюминия в сплаве:

$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(\text{сплава})} \times 100\% = \frac{1.8 \text{ г}}{10 \text{ г}} \times 100\% = 18\%$

5. Поскольку сплав состоит только из алюминия и меди, масса меди равна разности общей массы сплава и массы алюминия:

$m(Cu) = m(\text{сплава}) - m(Al) = 10 \text{ г} - 1.8 \text{ г} = 8.2 \text{ г}$

6. Рассчитаем массовую долю меди в сплаве:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{сплава})} \times 100\% = \frac{8.2 \text{ г}}{10 \text{ г}} \times 100\% = 82\%$

Проверка: $\omega(Al) + \omega(Cu) = 18\% + 82\% = 100\%$.

Ответ: Процентный состав сплава: массовая доля алюминия $\omega(Al)$ составляет 18%, массовая доля меди $\omega(Cu)$ — 82%.