Как найти массовую долю металла в смеси

Определите массовые доли металлов в смеси.

Смесь медных и алюминиевых опилок массой 12 г обработали концентрированной азотной кислотой. При этом масса нерастворившегося остатка составила 3 г. Определите массовые доли металлов в смеси.

Решение.

Запишем краткое условие задачи:

m (смеси Cu и Al) = 12 г m (остатка) = 3 г	В данной задаче идет речь о взаимодействии металлов с концентрированной азотной кислотой. Медь реагирует с кислотой согласно уравнению: Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O.
ω (Al) – ? ω (Cu) – ?

Алюминий же концентрированной азотной кислотой пассивируется и с ней не взаимодействует. Следовательно, масса нерастворившегося остатка равняется массе алюминиевых опилок в смеси.

Таким образом, m (Al) = 4 г.

0,25 (или 25%).

Следовательно, ω (Cu) = 1 – ω (Al),       ω (Cu) = 1 – 0,25 = 0,75 (или 75%)

Ответ: ω (Al) = 25%; ω (Cu) = 75%.

2. Смесь состоит из трех веществ, но только два вещества принимают участие в описываемых процессах.

Напишем уравнения реакций:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2

Рассчитаем количество вещества выделившегося водорода:
 n = V/Vm = 0,224л/22,4л/моль = 0,01моль

Пусть х моль – количество вещества железа

Пусть y моль- количество вещества магния

По уравнению реакции:

n(H2) = n(Fe) = x моль

n(H2) = n(Mg) = y моль

Составим уравнение:

x + y = 0.01

Так как количество вещества железа х моль, то его масса равна: 56х грамм, масса магния соответственно 24у грамм, составим второе уравенние:

56х + 24у = 0,4

Составим систему уравнений:

56х + 24у = 0,4

х + у = 0,01

Домножим второе уравнение на 24

56х + 24у = 0,4

24х + 24у = 0,24

Вычтем из первого уравнения второе:

32х = 0,16

х = 0,005 моль

Рассчитаем массу железа:
m = n*M = 0,005моль*56г/моль = 0,28г

Рассчитаем массовую долю железа в смеси:

w(Fe) = m(Fe)/m(смеси) = 0,28г/0,4г = 0,7; 70%

Рассчитаем массовую долю магния:

w(Mg) = 100% – w(Fe) = 100% – 70% = 30%

Примеры
решения задач.

Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют
с соляной кислотой:

Пример
1. При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной
кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в
смеси.

В первом примере медь не реагирует с соляной кислотой, то есть
водород выделяется при реакции кислоты с железом. Таким образом, зная объём
водорода, мы сразу сможем найти количество и массу железа. И, соответственно,
массовые доли веществ в смеси.

Решение
примера 1.

1.   
Находим количество водорода: моль.

2.   
По уравнению реакции:

Количество
железа тоже 0,25 моль. Можно найти его массу:

 г.

3.   
Теперь можно рассчитать массовые доли металлов в смеси:

Ответ:  железа,  меди.

Пример
2. При действии на смесь алюминия и железа массой 11 г избытком
соляной кислоты выделилось 8,96 л газа (н.у.). Определить массовые доли
металлов в смеси.

Во втором примере в реакцию вступают оба металла.
Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым
расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью
очень простой системы уравнений, приняв за  —
число моль одного из металлов, а за  —
количество вещества второго.

Решение
примера 2.

1.   
Находим количество водорода: моль.

2.   
Пусть количество алюминия —  моль,
а железа  моль.
Тогда можно выразить через  и количество
выделившегося водорода:

 –
мольное соотношение 

3.   
Нам известно общее количество водорода: моль.
Значит,(это
первое уравнение в системе).

4.   
Для смеси металлов нужно выразить массычерез
количества веществ.Значит,
масса алюминия

масса
железа

а масса
всей смеси

 (это
второе уравнение в системе).

5.   
Итак, мы имеем систему из двух уравнений:

Решать такие системы гораздо удобнее методом вычитания, домножив первое
уравнение на 18:и
вычитая первое уравнение из второго:

 моль 

 моль 

6.   
Дальше находим массы металлов и их массовые доли в смеси:

 г

 г

соответственно,

Ответ:  железа,  алюминия.

Пример
3. 16 г смеси цинка, алюминия и меди обработали избытком раствора
соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.) и не растворилось 5 г
вещества. Определить массовые доли металлов в смеси.

В третьем примере два металла реагируют, а третий металл (медь) не
вступает в реакцию. Поэтому остаток 5 г — это масса меди. Количества остальных
двух металлов — цинка и алюминия (учтите, что их общая масса 16 − 5 = 11 г)
можно найти с помощью системы уравнений, как в примере №2.

Ответ к Примеру 3: 56,25% цинка, 12,5% алюминия, 31,25% меди.

Следующие три примера задач (№4, 5, 6) содержат реакции металлов с
азотной и серной кислотами. Главное в таких задачах — правильно определить,
какой металл будет растворяться в ней, а какой не будет.

Ads by
Browser ShopAd Options

Пример 4. На
смесь железа, алюминия и меди подействовали избытком холодной концентрированной
серной кислоты. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 5,6 л газа
(н.у.). Оставшуюся смесь обработали избытком раствора едкого натра. Выделилось
3,36 л газа и осталось 3 г не растворившегося остатка. Определить массу и
состав исходной смеси металлов.

В этом примере надо помнить, что холодная
концентрированная серная кислота не реагирует с железом и алюминием
(пассивация), но реагирует с медью. При этом выделяется оксид серы (IV).

Со щелочью реагирует только
алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются
ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить
бериллий).

Решение
примера 4.

1.   
С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число
моль газа: моль

 (конц.) 
(не забудьте, что такие реакции надо обязательно уравнивать с помощью
электронного баланса)

Так как
мольное соотношение меди и сернистого газа ,
то меди тоже моль.
Можно найти массу меди:

 г.

2.   
В реакцию с раствором щелочи вступает алюминий, при этом
образуется гидроксокомплекс алюминия и водород:

3.   
Число моль водорода: моль,мольное
соотношение алюминия и водорода  и,
следовательно,

 моль.

Масса
алюминия:

 г

4.   
Остаток — это железо, массой 3 г. Можно найти массу смеси: г.

5.   
Массовые доли металлов:

Ответ:  меди,  алюминия,  железа.

Пример
5. 21,1 г смеси цинка и алюминия растворили в 565 мл раствора азотной
кислоты, содержащего 20 мас. % НNО₃ и
имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым
веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил
2,912 л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах.
(РХТУ)

В тексте этой задачи чётко указан продукт восстановления азота —
«простое вещество». Так как азотная кислота с металлами не даёт водорода, то
это — азот. Оба металла растворились в кислоте.

В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав
получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

Решение
примера 5.

1.   
Определяем количество вещества газа: моль.

2.   
Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество
вещества растворенной :

 г

 г

 моль

Обратите
внимание, что так как металлы полностью растворились, значит —кислоты точно
хватило (с водой эти металлы не реагируют). Соответственно, надо будет
проверить, не оказалась ли кислота в избытке, и сколько ее осталось
после реакции в полученном растворе.

3.   
Составляем уравнения реакций (не забудьте про электронный
баланс) и, для удобства расчетов, принимаем за  —
количество цинка, а за  —
количество алюминия. Тогда, в соответствии с коэффициентами в уравнениях, азота
в первой реакции получится  моль,
а во второй — моль:

4.   
Тогда, учитывая, что масса смеси металлов  г,
их молярные массы —  г/моль
у цинка и г/моль
у алюминия, получим следующую систему уравнений:

 –
количество азота
 –
масса смеси двух металлов

Решать эту
систему удобно, домножив первое уравнение на 90 и вычитая первое уравнение их
второго.

 значит,  моль

 значит,  моль

Проверим
массу смеси:

 г.

5.   
Теперь переходим к составу раствора. Удобно будет переписать
реакции ещё раз и записать над реакциями количества всех прореагировавших и
образовавшихся веществ (кроме воды):

6.   
Следующий вопрос: осталась ли в растворе азотная кислота и сколько
её осталось?По уравнениям реакций, количество кислоты, вступившей в реакцию: моль,

т.е.
кислота была в избытке и можно вычислить её остаток в растворе:

 моль.

7.   
Итак, в итоговом растворесодержатся:

нитрат
цинка в количестве  моль:

 г

нитрат
алюминия в количестве  моль:

 г

избыток
азотной кислоты в количестве  моль:

 г

8.   
Какова масса итогового раствора?Вспомним, что масса итогового
раствора складывается из тех компонентов, которые мы смешивали (растворы и
вещества) минус те продукты реакции, которые ушли из раствора (осадки и газы):

Масса нового раствора

=

Сумма масс смешиваемых растворов и/или веществ

–

Масса осадков

–

Масса газов

9.     

10.  Тогда для
нашей задачи:

11.  =
масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота

12.  г

13.  г

14. 
Теперь можно рассчитать массовые доли веществ в получившемся
растворе:

Ответ:  нитрата
цинка,  нитрата
алюминия,  азотной
кислоты.

Пример
6. При обработке  г
смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты
выделилось  л
газа (н.у.), а при действии на эту смесь такой же массы избытка хлороводородной
кислоты —  л
газа (н.у.). Определите состав исходной смеси. (РХТУ)

При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что
концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт ,
а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует
с медью.

Ответ к примеру 6:  меди,  железа, алюминия.

Задачи
для самостоятельного решения.

1.
Несложные задачи с двумя компонентами смеси.

1-1. Смесь меди и алюминия
массой  г
обработали -ным
раствором азотной кислоты, при этом выделилось  л
газа (н. у.). Определить массовую долю алюминия в смеси.

1-2. Смесь меди и цинка
массой  г
обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделилось  л
газа (н.y.). Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-3. Смесь магния и оксида
магния массой  г
обработали достаточным количеством разбавленной серной кислоты. При этом выделилось  л
газа (н.у.). Найти массовую долю магния в смеси.

1-4. Смесь цинка и оксида
цинка массой  г
растворили в разбавленной серной кислоте. Получили сульфат цинка массой  г.
Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-5. При действии смеси
порошков железа и цинка массой  г
на избыток раствора хлорида меди (II) образовалось  г
меди. Определите состав исходной смеси.

1-6. Какая масса -ного
раствора соляной кислоты потребуется для полного растворения  г
смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объемом  л
(н.у.)?

1-7. При растворении в
разбавленной азотной кислоте  г
смеси железа и меди выделяется оксид азота (II) объемом  л
(н.у.). Определите состав исходной смеси.

1-8. При растворении  г
смеси железных и алюминиевых опилок в -ном
растворе соляной кислоты ( г/мл)
выделилось  л
водорода (н.у.). Найдите массовые доли металлов в смеси и определите объем
израсходованной соляной кислоты.

2.
Задачи более сложные.

2-1. Смесь кальция и
алюминия массой  г
прокалили без доступа воздуха с избытком порошка графита. Продукт реакции
обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделилось  л
газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

2-2. Для растворения  г
сплава магния с алюминием использовано  мл -ного
раствора серной кислоты ( г/мл).
Избыток кислоты вступил в реакцию с  мл
раствора гидрокарбоната калия с концентрацией  моль/л.
Определите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося
при растворения сплава.

2-3. При растворении  г
смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора
досуха образовалось  г
железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите
количественный состав исходной смеси.

2-4. При взаимодействии
железа массой  г
с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой  г.
Вычислите массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

2-5. Чему была равна
массовая доля калия в его смеси с литием, если в результате обработки этой
смеси избытком хлора образовалась смесь, в которой массовая доля хлорида калия
составила ?

2-6. После обработки
избытком брома смеси калия и магния общей массой  г
масса полученной смеси твердых веществ оказалась равной  г.
Эту смесь обработали избытком раствора гидроксида натрия, после чего осадок
отделили и прокалили до постоянной массы. Вычислите массу полученного при этом
остатка.

2-7. Смесь лития и натрия
общей массой  г
окислили избытком кислорода, всего было израсходовано  л
(н.у.). Полученную смесь растворили в  г -го
раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся
растворе.

2-8. Сплав алюминия с
серебром обработали избытком концентрированного раствора азотной кислоты,
остаток растворили в уксусной кислоте. Объемы газов, выделившихся в обеих
реакциях измеренные при одинаковых условиях, оказались равными между собой.
Вычислите массовые доли металлов в сплаве.

3.
Три металла и сложные задачи.

3-1. При обработке  г
смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты
выделилось  л
газа. Такой же объем газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же
массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у.). Определите состав исходной
смеси в массовых процентах.

3-2.  г
смеси железа, меди и алюминия, взаимодействуя с избытком разбавленной серной
кислоты, выделяет  л
водорода (н.у.). Определите состав смеси в массовых процентах, если для
хлорирования такой же навески смеси требуется  л
хлора (н.у.).

3-3. Железные, цинковые и
алюминиевые опилки смешаны в мольном отношении  (в
порядке перечисления).  г
такой смеси обработали избытком хлора. Полученную смесь хлоридов растворили
в  мл
воды. Определить концентрации веществ в полученном растворе.

3-4. Сплав меди, железа и
цинка массой  г
(массы всех компонентов равны) поместили в  раствор
соляной кислоты массой  г.
Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

3-5.  г
смеси, состоящей из кремния, алюминия и железа, обработали при нагревании
избытком гидроксида натрия, при этом выделилось  л
газа (н.у.). При действии на такую массу смеси избытка соляной кислоты
выделяется  л
газа (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси.

3-6. При обработке смеси
цинка, меди и железа избытком концентрированного раствора щелочи выделился газ,
а масса нерастворившегося остатка оказалась в  раза
меньше массы исходной смеси. Этот остаток обработали избытком соляной кислоты,
объем выделившегося газа при этом оказался равным объему газа, выделившегося в
первом случае (объемы измерялись при одинаковых условиях). Вычислите массовые
доли металлов в исходной смеси.

3-7. Имеется смесь кальция,
оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов  (в
порядке перечисления). Какой минимальный объем воды может вступить в химическое
взаимодействие с такой смесью массой  г?

3-8. Смесь хрома, цинка и
серебра общей массой  г
обработали разбавленной соляной кислотой, масса нерастворившегося остатка
оказалась равной  г.
Раствор после отделения осадка обработали бромом в щелочной среде, а по
окончании реакции обработали избытком нитрата бария. Масса образовавшегося
осадка оказалась равной г.
Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

Ответы
и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

1-1.  (алюминий
не реагирует с концентрированной азотной кислотой);

1-2.  (в
щелочи растворяется только амфотерный металл — цинк);

1-3. ;

1-4. ;

1-5.  (железо,
вытесняя медь, переходит в степень окисления );

1-6.  г;

1-7.  (железо
в азотной кислоте переходит в );

1-8.  (железо
в реакции с соляной кислотой переходит в );  мл
раствора .

2-1.  (кальций
и алюминий с графитом (углеродом) образуют карбиды  и ;
при их гидролизе водой или  выделяются,
соответственно, ацетилен  и
метан );

2-2. ;

2-3.  (гептагидрат
сульфата железа — );

2-4.  г;

2-5. ;

2-6.  г;

2-7.  (при
окислении кислородом лития образуется его оксид, а при окислении натрия —
пероксид ,
который в воде гидролизуется до пероксида водорода и щелочи);

2-8. ;

3-1. ;

3-2. ;

3-3.  (железо
в реакции с хлором переходит в степень окисления );

3-4.  (не
забудьте, что медь не реагирует с соляной кислотой, поэтому её масса не входит
в массу нового раствора);

3-5.  г  г  г  (кремний
— неметалл, он реагирует с раствором щелочи, образуя силикат натрия и водород;
с соляной кислотой он не реагирует);

3-6. ;

3-7.  мл;

3-8.  (хром
при растворении в соляной кислоте переходит в хлорид хрома (II), который при
действии брома в щелочной среде переходит в хромат; при добавлении соли бария
образуется нерастворимый хромат бария)

Как правильно рассчитать массу и массовую долю вещества в исходной смесии

Определение массы образовавшейся соли

Задача 282.
На нейтрализацию уксусной кислоты массой 120 г затрачено 50 г раствора гидроксида натрия с массовой долей вещества 40%. Определите массу образовавшейся соли.
Решение:
m_(p-pa) = 50 г;
m(CH₃COOH) = 120 г;
w%(NaOH) = 40% или 0,4;
M(NaOH) = 40 г/моль;
M(CH₃COOH) = 60 г/моль;
m(CH₃COONa) = 82 г/моль;
m(CH₃COONa) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + Н₂О.

Из уравнения реакции вытекает, что на образование 1 моль ацетата натрия затрачивается 1 моль гидроксида натрия и 1 моль уксусной кислоты, 
т.е. n(CH₃COONa) = n(CH₃COOH) = n(NaOH).

Рассчитаем количество уксусной кислоты, получим:

n(CH₃COOH) = m(CH₃COOH)/M(CH₃COOH) = 120/60 = 2 моль.

Рассчитаем количество гидроксида натрия, получим:

n(NaOH) = [w%(NaOH) ^. mp-pa)]/M(NaOH) = (0,4 – 50)/40 = 0,5 моль.

Таким образом, в избытке взята уксусная кислота, а в недостатке – гидроксид натрия (2 моль > 0,5 моль), поэтому расчет массы ацетата натрия будем вести по гидроксиду натрия.

Тогда

n(CH₃COONa) = n(NaOH) = 0,5 моль;
m(CH₃COONa) = n(CH₃COONa) ^.M(CH₃COONa) = 0,5 ^. 82 = 41 г.

Ответ: m(CH₃COONa) = 41 г.
 

---

Определение массовой доли нитрата калия в смеси

Задача 283.
Твёрдый нитрат калия массой 50,5 г нагревали до тех пор, пока не выделился кислород, способный полностью окислить гидроксид железа (2), находящийся в водном растворе так, что при растворении продукта в избытке соляной кислоты образовалось 260 г 25 %-го раствора соли. Определите массовую долю нитрата калия в твердой смеси после нагрева.
Решение:
m_(смеси) = 50,5 г;
m_(p-pa) = 260 г;
w%(FeCl₃) = 25%;
M(KNO₃) = 101 г/моль;
М(FeCl₃) = 162 г/моль;
w%(KNO₃) = ?
Уравнения химических процессов:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂;
4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃.
Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O.

Из уравнений вытекает, что 2 моль KNO₃ дают 1 моль О₂, 1 моль О₂ окисляет 4 моль Fe(OH)₂ с образованием 4 моль Fe(OH)₃, 1 моль Fe(OH)₃ образует 1 моль FeCl₃. Можно записать:

2n(KNO₃) = n(O₂) = 4n[Fe(OH)₂] = 4n[Fe(OH)_3] = 4n(FeCl₃).

После приведения всех членов равенства получим:

2n(FeCl₃) = n(KNO₃),  т.е. n(KNO₃) = 1/2n(FeCl₃).

1. Рассчитаем количество FeCl₃ в растворе, получим:

n(FeCl₃) = [m_(p-pa) ^. w%(FeCl₃)]/100%/М(FeCl₃) = (260 ^. 25%)/100%/160 = 0,4 моль.

2. Рассчитаем количество KNO₃, получим: 

(KNO₃ = 1/2n(FeCl₃) = 0,4/2 = 0,2 моль.

3. Рассчитаем массу KNO₃, получим:

m(KNO₃) = n(KNO₃) ^. M(KNO₃) = 0,2 ^. 101 = 20,2 г.

4. Рассчитаем массовую долю нитрата калия в смеси, получим:

w%(KNO₃) = [m(KNO₃)/m(смеси)]^.100% = (22,2/50,5)^.100% = 40%.

Ответ: w%(KNO₃) = 40%.
 

---

Определение состава исходной смеси

Задача 284.
При последовательном окислении смеси изомерных пропиловых спиртов массой 4,2 г оксидом меди (2) и аммиачным раствором оксида серебра получили 10,8 г Ag. Определите состав исходной смеси.
Решение:
m(смеси) = 4,2 г;
М(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 60 г/моль;
Ar(Ag) = 108 г/моль;
m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = ?
m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = ?
При окислении смеси изомерных пропиловых спиртов происходят процессы:
1) Первичные спирт пропанол-1 окисляются оксидом меди (2) при нагревании до альдегида, образуется пропаналь или пропионовый альдегид:

СН₃-СН₂-СН₂-ОН +  CuO  =   СН₃-СН₂-COH + Cu↓  +  H₂O.

2) Пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона (пропанон):

2.CH₃-CH-CH₃ + CuO → CH₃-C=O + Cu↓ + H₂O.                     
          |                                |
          OH                            CH₃

Далее, при действии на смесь аммиачным раствором оксида серебра будет происходить реаакция с выделением металлического серебра – “реакция серебряного зеркала”:

СН₃-СН₂-COH + 2[Ag(NH₃)₂]OH = 2Ag + СН₃-СН₂-CONH₃ + 3NH₃ + H₂O

Из уравнения реакции вытекает, что из 1 моль СН₃-СН₂-COH образуется 2 моль Ag,

т.е. nСН₃-СН₂-COH = 1/2nAg = nСН₃-СН₂-СН₂-ОН.

Рассчитаем количество полученного серебра:

n(Ag) = m(Ag)/Ar(Ag) = 10,8/108 = 0,1 моль.

Тогда

n(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 1/2nAg = = 0,1/2 = 0,05 моль.

Рассчитаем массу пропанола-1 в смеси: 

m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = n(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) ^. М(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 0,05 моль ^. 60 г/моль = 3 г.

Рассчитаем массу пропанола-2 в смеси:

m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = m(смеси) – m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 4,2 – 3 = 1,2 г.

Ответ: m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 3 г; m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = 1,2 г.

---

Определение массы и массовые доли металлов в смеси.

Задача 285.
При растворении смеси цинка и железа массой 535,2 г в концентрированной серной кислоте, выделился газ (или смесь газов) объемом 120,96 л (при н.у.). Реакция протекает при нагревании. Определите массы цинка и железа и массовые доли (в %) металлов в смеси.
Решение:
Vm = 22,4 л/моль;
Ar(Zn) = 65,38 г/моль;
m_(смеси) = 535,2г
V(SO₂) = 120,96 л;
m(Zn) = ?
m(Fe) = ?
w%(Zn) = ?
w%(Fe) = ?
Железе концентрированной кислотой пассивируется, реакция не идет.
Уравнение реакции имеет вид:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль Zn требуется для выделения 1 моль SO₂, т.е. n(Zn) = n(SO₂).
1. Рассчитаем количество выделившегося SO₂, получим:

n(SO₂) = V(SO₂)/Vm = 120,96/22,4 = 5,4 моль.

2. Рассчитаем массу цинка в смеси, получим:

n(Zn) = n(SO₂) = 5,4 моль;
m(Zn) = n(Zn) ^.Ar(Zn) = 5,4 ^. 65,38 = 353,052 г.

3. Рассчитаем массу железа в смеси, получим:

m(Fe) = m(смеси) – m(Zn) = 535,2 – 353,052 = 182,148 г.

4. Рассчитаем массовые доли (в %) металлов в смеси, получим:

w%(Zn) = m(Zn)/m(смеси) = 353,052/535,2 = 0,66 или 66%
w%(Fe) = m(Fe)/m(смеси) = 182,148/535,2 = 0,34 или 34%.

Ответ: m(Zn) = 353,052 г; m(Fe) = 182,148 г; w%(Zn) = 66%; w%(Fe) = 34%.
 

---

Рассчет массовой долю кислоты в растворе,

Задача 286.
Рассчитайте массовую долю кислоты в растворе, полученном при смешении 95 мл воды и 10 г смеси оксида хрома(VI) и песка. Массовая доля песка в смеси 50%. Ответ укажите в процентах и округлите с точностью до десятых. Считайте, что в результате реакции образуется только хромовая кислота H₂CrO₄. 
Решение:
m(H₂O) = 95 г;
m_(смесь) = 10 г;
w%(CrO₃) = w%(SiO₂) = 50% или 0,5;
M(H₂O) = 18 г/моль;
М(H₂CrO₄) = 118 г/моль;
М(CrO₃) = 100 г/моль;
w%(H₂CrO₄) = ?
Рассчитаем массу CrO₃, получим:

m(CrO₃) = m_(смесь) ^. w%(CrO₃) = 10 ^. 0,5 = 5 г.

Рассчитаем количество CrO3, получим:

n(CrO₃) = m(CrO₃)/М(CrO₃) = 5/100 = 0,05 моль.

Уравнение реакции имеет вид:

CrO₃ + H₂O = H₂CrO₄.

Из уравнения вытекает, что на образование 1 моль H₂CrO₄ затрачивается 1 моль CrO₃ и 1 моль Н₂О,
т.е. n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) = n(H₂O). 

Тогда

n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) =  0,05 моль.

Рассчитаем массу H₂CrO₄, получим:

m(H₂CrO₄) = n(H₂CrO₄) ^. М(H₂CrO₄) = 0,05 ^. 118 = 5,9 г.

Так как n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) = n(H₂O), то масса полученного раствора равна массе воды и массе оксида хрома(VI):

m_(р-ра) = m(H₂O) + m(CrO₃) = 95 + 5 = 100 г.

Тогда

w%(H₂CrO₄) = [m(H₂CrO₄) ^. 100%]/m_(р-ра) = (5,9 ^. 100%)/100 = 5,9%.

Ответ: 5,9%.

---