Вопрос школьника
На смесь порошков магния и меди массой 10 г подействовали раствором сульфат атное кислоты, в результате чего выделился газ объемом 3,36 л (н.у.). Вычислите Массовых й состав смеси. Количестве вещества отвечают такие массы?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон пропорций в химии. Согласно этому закону, массовое соотношение элементов в соединении всегда постоянно и определяется их отношением молекулярных масс.
Для начала необходимо определить, какой газ был выделен в результате реакции. Для этого можно использовать уравнение реакции:
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑
Из уравнения видно, что в результате реакции выделился водородный газ. Таким образом, можно сделать вывод, что масса меди в смеси не участвовала в реакции.
Далее необходимо определить количество вещества выделившегося газа. Для этого можно использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При нормальных условиях (н.у.) давление газа равно 1 атмосфере, а температура равна 273 К. Подставляя эти значения в уравнение, получаем:
n = PV/RT = (1*3,36)/(0,082*273) = 0,137 моль
Таким образом, выделилось 0,137 моль водорода.
Далее необходимо определить количество магния, которое участвовало в реакции. Для этого можно использовать массовую долю магния в смеси:
m(Mg) = 10 г * x(Mg)
где x(Mg) — массовая доля магния в смеси.
Для определения массовой доли магния необходимо знать массовые доли магния и меди в смеси. Пусть массовая доля меди равна y(Cu). Тогда:
x(Mg) + y(Cu) = 1
Также известно, что масса меди в смеси равна 10 г — масса магния. Тогда:
y(Cu) = 10 г / (10 г + m(Mg))
Подставляя это выражение в первое уравнение, получаем:
x(Mg) + 10 г / (10 г + m(Mg)) = 1
Решая это уравнение относительно m(Mg), получаем:
m(Mg) = 3,85 г
Таким образом, массовая доля магния в смеси равна:
x(Mg) = m(Mg) / 10 г = 0,385
А массовая доля меди равна:
y(Cu) = 1 — x(Mg) = 0,615
Ответ: массовой состав смеси — 38,5% магния и 61,5% меди. Количество вещества магния в смеси составляет 0,137 моль, а масса магния — 3,85 г.
