Question

При взаимодействии 15 г смеси меди и магния с соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода (н. у.). Сколько граммов меди и магния содержится в смеси?

Answer 1

В  данной смеси вытесняет водород из кислоты только магний. ( в ряду активности металлов медь стоит правее водорода).
Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂
На один моль магния по реакции приходится 1 моль водорода. 1 моль водорода при н.у. должен занимать объем 22,4л.
У нас водорода образовалось 4,48л., т.е.
(4,48л:22,4л/моль)=0,2 моля. Значит и магния должно было прореагировать тоже 0,2 моля.
Mr(Mg)=24г/моль, 0,2 моля Mg = 0,2моля·24г/моль=4,8г магния.
А меди тогда в смеси: 15г-4,8г=10,2г 

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, давайте определим химические реакции, происходящие при взаимодействии меди (Cu) и магния (Mg) с соляной кислотой (HCl).

Реакция для меди: \[ \text{Cu} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CuCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]

Реакция для магния: \[ \text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]

Таким образом, моль водорода, выделившегося при взаимодействии с медью или магнием, соответствует одной молекуле \(H_2\), и масса водорода равна массе металла в реакции.

Уравнение химической реакции для образования водорода: \[ \text{M} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MH}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]

Теперь у нас есть данные: 15 г смеси, из которых выделилось 4,48 л водорода (нормальные условия, н.у.). Объем водорода можно преобразовать в количество молекул, используя уравнение состояния идеального газа (нормальные условия: температура 0 °C, давление 1 атмосфера).

\[ V = nRT/P \]

где \(V\) - объем, \(n\) - количество молекул, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура в Кельвинах, \(P\) - давление.

Массу металла в граммах можно найти, используя моль водорода и моль металла:

\[ \text{масса металла} = \text{моль водорода} \times \text{масса металла на одну моль водорода} \]

Давайте выполним вычисления.

1. Найдем количество молекул водорода:

\[ n = \frac{PV}{RT} \]

\[ n = \frac{(1 \, \text{атм} \times 4,48 \, \text{л})}{(0,0821 \, \text{л} \cdot \text{атм}/(\text{моль} \cdot \text{K}) \times 273,15 \, \text{K})} \]

\[ n \approx 0,204 \, \text{моль} \]

2. Теперь найдем массу металла (меди или магния) по уравнению:

\[ \text{масса металла} = n \times \text{молярная масса металла} \]

\[ \text{масса металла} = 0,204 \, \text{моль} \times (\text{масса металла на одну моль водорода}) \]

Теперь, чтобы найти массу меди и магния в смеси, нам нужно знать массовую долю каждого металла. Предположим, что массовая доля меди составляет \(x\), тогда массовая доля магния будет \(1 - x\). У нас есть 15 г смеси, так что:

\[ \text{масса меди} = x \times 15 \, \text{г} \] \[ \text{масса магния} = (1 - x) \times 15 \, \text{г} \]

Теперь у нас есть два уравнения с двумя неизвестными (\(x\) и масса металла на одну моль водорода), и их можно решить. После решения уравнений можно будет найти массу меди и магния в смеси.