Вопрос школьника
На взаимодействие 58,8 г смеси алюминия, меди и железа израсходовано 35,88 л (н.у.) хлора. При обработке такого же количества исходной смеси металлов избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 17,92 л(н.у.) газа бурого цвета. Определите количественный состав исходной смеси металлов.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать реакции металлов с хлором и азотной кислотой.
1) Реакция алюминия с хлором:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Молярная масса AlCl3 = 133.34 г/моль
Масса AlCl3, полученной из 58.8 г смеси металлов:
m(AlCl3) = 58.8 г * (2/27) * 133.34 г/моль = 662.4 г
Из уравнения реакции видно, что на 2 моль алюминия требуется 3 моля хлора. Тогда количество молей хлора, израсходованного на реакцию смеси металлов:
n(Cl2) = 35.88 л * (1/22.4 л/моль) = 1.6 моль
Таким образом, количество молей алюминия в смеси металлов:
n(Al) = (2/3) * n(Cl2) = 1.07 моль
Масса алюминия в смеси металлов:
m(Al) = n(Al) * 26.98 г/моль = 28.9 г
2) Реакция меди с хлором:
Cu + Cl2 → CuCl2
Молярная масса CuCl2 = 134.45 г/моль
Масса CuCl2, полученной из 58.8 г смеси металлов:
m(CuCl2) = 58.8 г * (1/27) * 134.45 г/моль = 266.4 г
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль меди требуется 1 моль хлора. Тогда количество молей меди в смеси металлов:
n(Cu) = n(Cl2) = 1.6 моль
Масса меди в смеси металлов:
m(Cu) = n(Cu) * 63.55 г/моль = 101.7 г
3) Реакция железа с хлором:
Fe + 2Cl2 → FeCl4
Молярная масса FeCl4 = 233.77 г/моль
Масса FeCl4, полученной из 58.8 г смеси металлов:
m(FeCl4) = 58.8 г * (1/27) * 233.77 г/моль = 1029.6 г
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль железа требуется 2 моля хлора. Тогда количество молей железа в смеси металлов:
n(Fe) = (1/2) * n(Cl2) = 0.8 моль
Масса железа в смеси металлов:
m(Fe) = n(Fe) * 55.85 г/моль = 44.7 г
4) Реакция металлов с азотной кислотой:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2Al + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2 + 2NO
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Из уравнений реакций видно, что при реакции меди с азотной кислотой выделяется газ бурого цвета — оксид азота (II). Тогда количество молей меди в смеси металлов:
n(Cu) = (1/2) * n(NO) = 0.5 моль
Масса меди в смеси металлов:
m(Cu) = n(Cu) * 63.55 г/моль = 31.8 г
Таким образом, количественный состав исходной смеси металлов:
— Алюминий: 28.9 г
— Медь: 101.7 г
— Железо: 44.7 г
Ответ: исходная смесь металлов содержит 28.9 г алюминия, 101.7 г меди и 44.7 г железа.
