Question

Задача 12.Имеется смесь порошков металлов никеля, цинка и серебра. Часть этой смеси массой 4,58 г обработали концентрированным раствором щелочи, получив газ объемом 224 мл. Другую часть той же смеси массой 11,45 г обработали разбавленной серной кислотой. При этом выделился газ, занимающий объем 2,24 л. Определите массовые доли металлов в смеси. Объемы газов приведены к нормальным условиям.

Answer 1

Дано:

m₁(смеси) = 4,58 гр

V₁(газа) = 224 мл = 0,224 л

m₂(смеси) = 11,45 гр

V₂(газа) = 2,24 л

----------------------------------------------

Найти:

ω(Ni) - ?   ω(Zn) - ?   ω(Ag) - ?

Решение:

1) Для начала мы запишем уравнений которые смеси могут реагировать с концентрированным раствором щелочи:

(1) Ni + NaOH(конц.) ≠ реакция не идет

(2) Zn + 2NaOH(конц.) → Na₂ZnO₂ + H₂↑

(3) Ag + NaOH(конц.) ≠ реакция не идет

2) Мы получили ту реакцию который реагировал с концентрированным раствором щелочи - это (2) , теперь по такой уравнений мы найдем массу цинка, а потом его массовую долю:

Vm = 22,4 л/моль

n₁(H₂) = V₁(газа) / Vm = 0,224 л / 22,4 л/моль = 0,01 моль ⇒ n₁(Zn) = n₁(H₂) = 0,01 моль

M(Zn) = 65 гр/моль

m₁(Zn) = n₁(Zn)×M(Zn) = 0,01 моль × 65 гр/моль = 0,65 гр

ω(Zn) = m₁(Zn)/m₁(смеси) × 100% = 0,65 гр/4,58 гр × 100% ≈ 0,1419 × 100% ≈ 14,19%

3) Теперь мы пишем еще уравнений реакций с разбавленной серной кислотой:

(1') Ni + H₂SO₄(разб.) → NiSO₄ + H₂↑

(2') Zn + H₂SO₄(разб.) → ZnSO₄ + H₂↑

(3') Ag + H₂SO₄(разб.) ≠  реакция не идет

4) Мы получили те реакций который реагировал с разбавленной серной кислотой - это никель и цинк, теперь для начала мы в первой реакций мы получили массовую долю цинка из (2) уравнений реакций , теперь его находим массу цинка из (2'), потом его водород из (2'), а потом находим массу никеля из (1'):

m₂(Zn) = m₂(смеси)×ω(Zn)/100% = 11,45 гр × 14,19%/100% = 11,45 гр × 0,1419 = 1,624755 гр ≈ 1,63 гр

n₂(Zn) = m₂(Zn)/M(Zn) = 1,63 гр / 65 гр/моль ≈ 0,025 моль ⇒ n₂(H₂) = n₂(Zn) = 0,025 моль

V₂(H₂) = n₂(H₂) × Vm = 0,025 моль × 22,4 л/моль = 0,56 л - это из (2') уравнений реакций про цинк

Следовательно:

V₃(H₂) = V₂(газа) - V₂(H₂) = 22,4 л - 0,56 л = 1,68 л - это из (1') уравнений реакций про никель

n₃(H₂) = V₃(H₂)/Vm = 1,68 л / 22,4 л/моль = 0,075 моль ⇒ n(Ni) = n₃(H₂) = 0,075 моль - это из (1') уравнений реакций про никель

M(Ni) = 59 гр/моль

m(Ni) = n(Ni) × M(Ni) = 0,075 моль × 59 гр/моль = 4,425 гр

ω(Ni) = m(Ni)/m₂(смеси) × 100% = 4,425 гр / 11,45 гр × 100% ≈ 0,3865 × 100% ≈ 38,65%

5) Теперь находим массовую долю серебра:

ω(Ag) = 100% - ω(Zn) - ω(Ni) = 100% - 14,19% - 38,65% = 47,16%

Ответ: ω(Ni) = 38,65%

            ω(Zn) = 14,19%

            ω(Ag) = 47,16%

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона и закон сохранения массы. Сначала найдем количество вещества (в молях) каждого из газов, выделившихся в результате обработки обоих частей смеси.

1. Газ, выделившийся при обработке концентрированным раствором щелочи (224 мл или 0,224 л), можно считать водородом (H₂). По закону Дальтона, объем газа пропорционален количеству вещества:

   V₁ / V₀ = n₁ / n₀,

   где V₁ - объем газа (0,224 л), V₀ - молярный объем идеального газа при нормальных условиях (22,4 л/моль), n₁ - количество молей газа, n₀ - количество молей газа в нормальных условиях.

   n₁ = (V₁ / V₀) * n₀ n₁ = (0,224 л / 22,4 л/моль) * 1 моль n₁ = 0,01 моль

2. Газ, выделившийся при обработке разбавленной серной кислотой (2,24 л или 2240 мл), можно считать водородом (H₂) также. По аналогии с первой частью:

   n₂ = (V₂ / V₀) * n₀ n₂ = (2240 мл / 22,4 л/моль) * 1 моль n₂ = 100 моль

Теперь мы знаем количество молей водорода в обоих случаях.

Далее, используя закон сохранения массы, мы можем найти массу металлов в смеси. Реакция с щелочью:

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂,

где NaOH - гидроксид натрия, Zn - цинк.

Из реакции видно, что на 1 моль H₂ приходится 1 моль цинка (Zn). Таким образом, в первой части смеси масса цинка равна массе водорода.

Масса цинка в первой части смеси: m₁ = n₁ * M(Zn), где M(Zn) - молярная масса цинка.

M(Zn) = 65,38 г/моль m₁ = 0,01 моль * 65,38 г/моль = 0,6538 г

Теперь рассмотрим реакцию с серной кислотой:

H₂SO₄ + Ag → Ag₂SO₄ + H₂,

где H₂SO₄ - серная кислота, Ag - серебро.

Из реакции видно, что на 1 моль H₂ приходится 1 моль серебра (Ag). Таким образом, во второй части смеси масса серебра равна массе водорода.

Масса серебра во второй части смеси: m₂ = n₂ * M(Ag), где M(Ag) - молярная масса серебра.

M(Ag) = 107,87 г/моль m₂ = 100 моль * 107,87 г/моль = 10787 г

Теперь у нас есть массы цинка и серебра в смеси.

Общая масса металлов в смеси: m₁ + m₂ = 0,6538 г + 10787 г = 10787,6538 г

Теперь мы можем найти массовые доли каждого металла в смеси:

1. Доля цинка: (0,6538 г / 10787,6538 г) * 100% ≈ 0,0061%.
2. Доля серебра: (10787 г / 10787,6538 г) * 100% ≈ 99,9939%.

Итак, массовая доля цинка в смеси составляет около 0,0061%, а массовая доля серебра - около 99,9939%.