Question

Навеску сплава, состоящего из алюминия, магния и кремния, массой 3,68 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделился газ объёмом (н.у.) 3,584 дм3. При обработке такой же навески избытком раствора гидроксида натрия масса навески уменьшилась до 480 мг. Рассчитайте массы компонентов сплава.

Answer 1

Ответ: масса алюминия 0.243 г

масса магния 3.2 г

Масса кремния 0.237 г

Объяснение:

При реакции с NaOH указано, что навеска уменьшилась на 0.48 г, т.е какой-то компонент не стал реагировать с щелочью NaOH, этим компонентом является Mg.

А алюминий( амфотерный металл) и кремний реагируют с NaOH

Al+ NaOH -> Na (Al(OH)4) + H2

Si +NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2

Т.е можно сделать вывод , что если магний не взаимодействует с NaOH, и если масса навески уменьшилась только на 0.48 г , то следовательно, масса магния 3.2 г.

Далее рассматриваем реакцию навески Al, Mg, Si с соляной кислотой HCl. С соляной кислотой взаимодействуют только Al и Mg с выделением водорода.

Al+ 6HCl = AlCl3 + 3H2

Мg + 2HCl = MgCl2 + H2

В условии сказано, что выделяется в сумме 3.584 дм3 водорода, что тоже самое, что 3,584 л водорода.

Далее берем наш магний 3,2 грамма, массу которого мы вычислили из реакции навески с NaOH и рассчитываем по реакции сколько выделилось водорода

Т.е в реакции

Mg + 2HCl =MgCl2 + H2

Знаем, что масса магния 3.2 г , находим количество вещества деля массу магния 3.2, на его молярную массу 24г/ моль, и получаем округленно 0.133 моль.

Далее по уравнению реакции находим , что количество вещества магния равно количеству вещества водорода т.е 0.133 моль и далее находим объем водорода, выделившегося в данной реакции по закону авогадро, гласящему о том, что один моль любого газа ( идеального газа) при нормальных условиях занимает объем 22.4 л. Т.е n = V/Vm. Из этого уравнения находим обьем , умножая кол-во вещества n на молярный объем , и получаем 2.98 литра.

Т.е из общего объема 3,584л можем вычесть 2.98 и получим объем водорода, который выделился при взаимодействии алюминия с соляной кислотой ( 0.604 л)

Так мы нашли объем водорода в реакции взаимодействи алюминия с соляной кислотой ,то можем найти через этот обьем по реакции массу и самого алюминия, для этого вычислим кол-во вещества 0.604 л водорода, разделив 0.604 л на молярный обьем 22.4 литра, и получим 0.027 моль.

И так как соотношение по уравнению реакции водорода к алюминию 3 к 1 моль, то следовательно кол-во вещества алюминия в 3 раза меньше , т.е 0.009 моль.

Al+ 6 HCl = AlCl3 + 3H2

И из этого кол-ва вещества находим уже массу алюминия умножая количество вещества алюминия 0.009 на его молярную массу 27 г/моль. И получаем 0.243 г.

А массу кремния находим уже отнимая от общей массы навески массу алюминия и массу магния т.е 3.68 г - 3.2 г - 0.243 г = 0.237 г

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем воспользоваться данными о выделившемся газе и массе навески после обработки раствором гидроксида натрия.

1. Рассчитаем количество молей газа (H₂), выделившегося при обработке соляной кислотой. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

где: P - давление (в Па) V - объем (в м³) n - количество молей газа R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)) T - температура (в К)

Н.у. (нормальные условия) подразумевают, что температура составляет 273 К, а давление 1 атмосфера (101.3 кПа). Поэтому:

V = 3.584 дм³ = 0.003584 м³ T = 273 K

Теперь можем рассчитать количество молей газа:

n = (PV) / (RT) = (101.3 kPa * 0.003584 m³) / (8.314 J/(mol·K) * 273 K) ≈ 0.016 моль H₂

2. Теперь, зная количество молей водорода, можно рассчитать количество молей металлического сплава, так как металлы в сплаве реагируют с кислотой по следующему уравнению:

3M + 6HCl -> 3MCl₂ + 3H₂

Из уравнения видно, что на 3 молей водорода приходится 3 моли металла (M). Следовательно, количество молей металла в сплаве также равно 0.016 моль.

3. Далее, вычислим молярные массы металлических компонентов сплава. Молярные массы:

• Алюминий (Al) = 26.98 г/моль
• Магний (Mg) = 24.31 г/моль
• Кремний (Si) = 28.09 г/моль

4. Рассчитаем массу каждого компонента сплава, учитывая количество молей и молярные массы:

Масса алюминия (Al) = количество молей * молярная масса = 0.016 моль * 26.98 г/моль ≈ 0.431 г

Масса магния (Mg) = количество молей * молярная масса = 0.016 моль * 24.31 г/моль ≈ 0.389 г

Масса кремния (Si) = количество молей * молярная масса = 0.016 моль * 28.09 г/моль ≈ 0.449 г

Таким образом, массы компонентов сплава составляют примерно:

• Алюминий: 0.431 г
• Магний: 0.389 г
• Кремний: 0.449 г