При взаимодействии 10 г смеси магния, меди и цинка с хлороводородной кислотой выделилось 3,36 л газа (н. у.); при взаимодействии 10 г этой же смеси с щелочью — 2,24 л газа. Определите состав (%) смеси.
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся знания о мольной массе элементов и вычислении количества веществ по их массе и объему газовых продуктов.
1) Найдем число молей газа, выделенного при взаимодействии с хлороводородной кислотой (HCl):
Используем уравнение реакции:
Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2
Молярная масса H2 = 2 г/моль
По уравнению реакции, 1 моль магния (Mg) реагирует с 2 молями HCl и выделяет 1 моль H2.
Запишем пропорцию:
(3.36 л H2) / (22.4 л/mol) = x моль H2 / 1 моль Mg
x = (3.36 л H2) * (1 моль Mg) / (2.24 л H2) = 1.5 моль Mg
Таким образом, при взаимодействии смеси с хлороводородной кислотой, выделилось 1.5 моль магния.
2) Теперь найдем число молей газа, выделенного при взаимодействии с щелочью:
Используем уравнение реакции:
Zn + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2
Молярная масса H2 = 2 г/моль
По уравнению реакции, 1 моль цинка (Zn) реагирует с 2 молями NaOH и выделяет 1 моль H2.
Запишем пропорцию:
(2.24 л H2) / (22.4 л/mol) = x моль H2 / 1 моль Zn
x = (2.24 л H2) * (1 моль Zn) / (1.12 л H2) = 2 моль Zn
Таким образом, при взаимодействии смеси с щелочью, выделилось 2 моль цинка.
3) Так как в смеси имеется медь (Cu) и сумма масс магния (Mg), меди (Cu) и цинка (Zn) равна 10 г, мы можем составить систему уравнений:
Mг + Mc + Mz = 10 г
xMg + xCu + xZn = 100%
Где xMg, xCu и xZn - проценты содержания магния, меди и цинка соответственно.
Так как мы знаем, что в смеси 1,5 моль магния и 2 моля цинка, используем их молярные массы для расчета содержания:
Mг = 1,5 моль * 24 г/моль = 36 г
Mz = 2 моль * 65 г/моль = 130 г
Подставляем значения в систему уравнений:
36г + Mc + 130г = 10 г (уравнение 1)
(1.5/10) * 100% + xCu + (2/10) * 100% = 100% (уравнение 2)
Решая систему уравнений, находим Mc, массу меди:
166г + Mc = 1000 г
Mc = 1000 г - 166г = 834 г
Таким образом, масса меди в смеси составляет 834 г.
1) Найдем число молей газа, выделенного при взаимодействии с хлороводородной кислотой (HCl):
Используем уравнение реакции:
Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2
Молярная масса H2 = 2 г/моль
По уравнению реакции, 1 моль магния (Mg) реагирует с 2 молями HCl и выделяет 1 моль H2.
Запишем пропорцию:
(3.36 л H2) / (22.4 л/mol) = x моль H2 / 1 моль Mg
x = (3.36 л H2) * (1 моль Mg) / (2.24 л H2) = 1.5 моль Mg
Таким образом, при взаимодействии смеси с хлороводородной кислотой, выделилось 1.5 моль магния.
2) Теперь найдем число молей газа, выделенного при взаимодействии с щелочью:
Используем уравнение реакции:
Zn + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2
Молярная масса H2 = 2 г/моль
По уравнению реакции, 1 моль цинка (Zn) реагирует с 2 молями NaOH и выделяет 1 моль H2.
Запишем пропорцию:
(2.24 л H2) / (22.4 л/mol) = x моль H2 / 1 моль Zn
x = (2.24 л H2) * (1 моль Zn) / (1.12 л H2) = 2 моль Zn
Таким образом, при взаимодействии смеси с щелочью, выделилось 2 моль цинка.
3) Так как в смеси имеется медь (Cu) и сумма масс магния (Mg), меди (Cu) и цинка (Zn) равна 10 г, мы можем составить систему уравнений:
Mг + Mc + Mz = 10 г
xMg + xCu + xZn = 100%
Где xMg, xCu и xZn - проценты содержания магния, меди и цинка соответственно.
Так как мы знаем, что в смеси 1,5 моль магния и 2 моля цинка, используем их молярные массы для расчета содержания:
Mг = 1,5 моль * 24 г/моль = 36 г
Mz = 2 моль * 65 г/моль = 130 г
Подставляем значения в систему уравнений:
36г + Mc + 130г = 10 г (уравнение 1)
(1.5/10) * 100% + xCu + (2/10) * 100% = 100% (уравнение 2)
Решая систему уравнений, находим Mc, массу меди:
166г + Mc = 1000 г
Mc = 1000 г - 166г = 834 г
Таким образом, масса меди в смеси составляет 834 г.
4) Итак, теперь можем вычислить проценты содержания каждого элемента:
xMg = (Mг / 10г) * 100% = 36%
xCu = (Mc / 10г) * 100% = 83.4%
xZn = (Мz / 10г) * 100% = 130%
Состав смеси: магний 36%, медь 83.4%, цинк 130%.