4. Смесь алюминия с магнием общей массой 12,6 г сожгли в кислороде, в результате чего выделилась теплота количеством 347,66 кДж. Рассчитать массовую долю алюминия в исходной смеси, если реакции горения ее. 2MgO+O2-2MgO+1201,34кДж
4Al+3O2=2Al2O3+3347,34кДж
1. Рассчитаем количество реагентов и продуктов во втором уравнении реакции горения исходной смеси:
a) для алюминия - коэффициент 4, что означает, что 4 моль алюминия реагируют с 3 молями кислорода, чтобы образовать 2 моль оксида алюминия;
b) для магния - нет коэффициента, поэтому массовую долю магния мы не сможем рассчитать.
2. Рассчитаем количество продуктов реакции:
Поскольку масса алюминия и магния в исходной смеси составляет 12,6 г, а масса их оксида равна x г, то массовую долю алюминия в исходной смеси можно выразить следующим образом:
x * (массовую долю алюминия в оксиде алюминия) = 12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси).
Массовая доля алюминия в оксиде алюминия равна 26,98 г/моль/(26,98 г/моль + 16,00 г/моль * 2) = 0,5303.
Учитывая это, уравнение выглядит следующим образом:
x * 0,5303 = 12,6 г * массовая доля алюминия в исходной смеси.
3. Найдем теплоту, выделившуюся при горении смеси:
По уравнению в задаче дано, что теплота, выделенная при горении исходной смеси, равна 347,66 кДж.
4. Решим систему уравнений:
Уравнение 2: x * (массовую долю алюминия в оксиде алюминия) = 12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси);
Уравнение 3: x * (теплота горения единицы массы оксида алюминия) = 347,66 кДж.
Подставим массовую долю алюминия в оксиде алюминия и теплоту горения известными значениями:
x * 0,5303 = 12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси);
x * (1201,34 кДж/моль) = 347,66 кДж.
5. Решим первое уравнение относительно массовой доли алюминия в исходной смеси:
x = (12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси))/(0,5303).
6. Подставим значение x во второе уравнение и решим его относительно теплоты горения единицы массы оксида алюминия:
x * (1201,34 кДж/моль) = 347,66 кДж;
(12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси))/(0,5303) * (1201,34 кДж/моль) = 347,66 кДж.
7. Решим второе уравнение и найдем значение массовой доли алюминия в исходной смеси:
(12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси))/(0,5303) = (347,66 кДж)/(1201,34 кДж/моль).
8. Решим эту систему уравнений численно:
(12,6 г * (массовую долю алюминия в исходной смеси))/(0,5303) = 0,0934 моль
0,0934 моль * (26,98 г/моль)/(12,6 г) = 0,201.
Ответ: Массовая доля алюминия в исходной смеси составляет 20,1%.