Вопрос школьника
Определите массовую долю меди в медно-цинковом сплаве, если известно, что 1 г сплава реагирует с разбавленной серной кислотой с выделением 112 мл газа (н. у.).
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон пропорций, согласно которому массовая доля каждого элемента в соединении равна отношению массы этого элемента к общей массе соединения, умноженному на 100%.
Для начала необходимо определить количество меди в сплаве, которое можно сделать, зная, что 1 г сплава реагирует с разбавленной серной кислотой с выделением 112 мл газа (н. у.). Для этого необходимо использовать уравнение реакции:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
Молярная масса H2SO4 равна 98 г/моль, а 112 мл газа (н. у.) при стандартных условиях (0°C и 1 атм) соответствуют 0,005 моль. Следовательно, количество цинка в сплаве равно 0,005 моль.
Так как сплав содержит медь и цинк, то общая масса сплава равна сумме масс меди и цинка:
m(Cu + Zn) = m(Cu) + m(Zn)
Для определения массовой доли меди необходимо знать массу меди в сплаве. Для этого можно воспользоваться тем фактом, что медь и цинк в сплаве находятся в определенном соотношении, которое можно выразить через их молярные массы:
n(Cu) : n(Zn) = M(Zn) : M(Cu)
где n(Cu) и n(Zn) — количество молей меди и цинка в сплаве, M(Cu) и M(Zn) — молярные массы меди и цинка.
Молярная масса цинка равна 65 г/моль, а молярная масса меди равна 63,5 г/моль. Подставляя значения в формулу, получаем:
n(Cu) : n(Zn) = 65 : 63,5
n(Cu) = n(Zn) * 65 / 63,5
n(Cu) = 0,005 * 65 / 63,5
n(Cu) = 0,0051 моль
Масса меди в сплаве равна:
m(Cu) = n(Cu) * M(Cu)
m(Cu) = 0,0051 * 63,5
m(Cu) = 0,3255 г
Таким образом, массовая доля меди в медно-цинковом сплаве равна:
x(Cu) = m(Cu) / m(Cu + Zn) * 100%
x(Cu) = 0,3255 / 1 * 100%
x(Cu) = 32,55%
Ответ: массовая доля меди в медно-цинковом сплаве составляет 32,55%.
