Question

Смесь цинка, серебра и железа массой 29,4 г разделили на две равные части. К одной части добавили избыток соляной кислоты и получили газ объемом 3,36 л (н. у.). К другой части добавили избыток концентрированного горячего раствора гидроксида натрия и получили 2.24 л газа при н.у. Массовая доля серебра в исходной смеси равна

Answer 1

Задачи на смеси и сплавы металловЗадачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет.
О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
Получается примерно так:
«Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
Уравнение реакции составляется так:
СаО + ВаО + 4HCl = СаCl2 + BaCl2 + 2H2O.
Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида.
А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
Например:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
Количество цинка принимается за х, а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем использовать данные о количестве газа, полученного при реакции с соляной кислотой и гидроксидом натрия, чтобы вычислить массовую долю серебра в исходной смеси.

Известные данные:

- Масса смеси цинка, серебра и железа: 29,4 г - Объем газа, полученного при реакции с соляной кислотой: 3,36 л (н.у.) - Объем газа, полученного при реакции с гидроксидом натрия: 2,24 л (н.у.)

Расчет массовой доли серебра:

1. Рассмотрим реакцию с соляной кислотой: - Избыток соляной кислоты указывает на то, что цинк полностью реагирует, а серебро и железо остаются в исходной смеси. - При реакции цинка с соляной кислотой образуется водород: Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 - Из уравнения реакции видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями соляной кислоты и образуется 1 моль водорода. - По объему газа в нормальных условиях (н.у.), мы можем вычислить количество вещества (моли) водорода, используя уравнение состояния идеального газа: PV = nRT n = PV / RT где P - давление газа, V - объем газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура (в Кельвинах). - В данной задаче температура не указана, но можно предположить, что она равна комнатной температуре, примерно 298 К (25 °C). - Подставим известные значения в уравнение: n(H2) = (3.36 L) / (0.0821 L·atm/(mol·K) * 298 K) ≈ 0.14 моль - Так как 1 моль цинка реагирует с 1 молью водорода, то в исходной смеси было также 0.14 моль цинка.

2. Рассмотрим реакцию с гидроксидом натрия: - Избыток концентрированного горячего раствора гидроксида натрия указывает на то, что цинк и серебро реагируют, а железо остается в исходной смеси. - При реакции цинка с гидроксидом натрия образуется гидроксид цинка и натрия: Zn + 2NaOH -> Na2Zn(OH)4 + H2 - Из уравнения реакции видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями гидроксида натрия и образуется 1 моль водорода. - По объему газа в нормальных условиях (н.у.), мы можем вычислить количество вещества (моли) водорода, используя уравнение состояния идеального газа: n(H2) = (2.24 L) / (0.0821 L·atm/(mol·K) * 298 K) ≈ 0.09 моль - Так как 1 моль серебра реагирует с 1 молью водорода, то в исходной смеси было также 0.09 моль серебра.

3. Вычислим массовую долю серебра в исходной смеси: - Общее количество вещества в исходной смеси: n(смесь) = n(цинк) + n(серебро) + n(железо) - Так как мы разделили исходную смесь на две равные части, то каждая часть содержит половину общего количества вещества: n(часть) = n(смесь) / 2 - Массовая доля серебра в исходной смеси можно выразить как отношение количества вещества серебра к общему количеству вещества в исходной смеси: массовая доля серебра = (n(серебро) / n(смесь)) * 100% - Подставим известные значения: массовая доля серебра = (0.09 моль / (0.14 моль + 0.09 моль)) * 100% ≈ 39%

Таким образом, массовая доля серебра в исходной смеси составляет примерно 39%.