Массовая доля металла в составе смеси, состоящей из равных химических количеств оксида металла и его хлорида, равна 58,54 %. Металл в оксиде проявляет степень окисления +3, а в хлориде — +2. Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.
от

1 Ответ

дано:  
- массовая доля металла в смеси = 58,54 % = 0,5854  
- металл в оксиде проявляет степень окисления +3  
- металл в хлориде проявляет степень окисления +2  

найти:  
массовые доли оксида металла и его хлорида в смеси

решение:  
1. Обозначим металл как M. Тогда можно записать составы соединений:  
   - оксид металла: M2O3 (степень окисления +3)  
   - хлорид металла: MCl2 (степень окисления +2)

2. Рассчитаем молярные массы:  
   - Молярная масса M2O3:  
     2 * M + 3 * 16 = 2M + 48 г/моль  
   
   - Молярная масса MCl2:  
     M + 2 * 35,5 = M + 71 г/моль  

3. Поскольку в смеси равные химические количества оксида и хлорида, обозначим количество вещества каждого из компонентов как n. Тогда:  
   - масса оксида: m_O = n * (2M + 48)  
   - масса хлорида: m_Cl = n * (M + 71)  

4. Общая масса смеси:  
   m_total = m_O + m_Cl = n * (2M + 48) + n * (M + 71) = n * (3M + 119)

5. Масса металла в оксиде и хлориде:  
   - масса металла в оксиде: m_M_O = n * 2M  
   - масса металла в хлориде: m_M_Cl = n * M  
   - общая масса металла: m_M_total = m_M_O + m_M_Cl = n * 2M + n * M = n * 3M  

6. Теперь найдем массовую долю металла в смеси:  
   массовая доля металла = m_M_total / m_total = (n * 3M) / (n * (3M + 119))  

7. Подставим известное значение массовой доли металла:  
   0,5854 = (3M) / (3M + 119)  

8. Умножим обе стороны на (3M + 119):  
   0,5854 * (3M + 119) = 3M  
   1,7562M + 69,57986 = 3M  

9. Переносим все к M:  
   3M - 1,7562M = 69,57986  
   1,2438M = 69,57986  
   M ≈ 55,88 г/моль  

10. Подставим M обратно в уравнения для расчета массовых долей:  
    - молярная масса оксида:  
      2 * 55,88 + 48 = 159,76 г/моль  
      
    - молярная масса хлорида:  
      55,88 + 71 = 126,88 г/моль  

11. Определим массу каждого вещества в смеси:  
    - масса оксида: m_O = n * 159,76  
    - масса хлорида: m_Cl = n * 126,88  

12. Общая масса смеси:  
    m_total = n * (159,76 + 126,88) = n * 286,64  

13. Массовые доли:  
    массовая доля оксида = m_O / m_total = (n * 159,76) / (n * 286,64) = 159,76 / 286,64 ≈ 0,5563 = 55,63 %  
    массовая доля хлорида = m_Cl / m_total = (n * 126,88) / (n * 286,64) = 126,88 / 286,64 ≈ 0,4437 = 44,37 %  

ответ:  
массовая доля оксида металла составляет примерно 55,63 %, массовая доля хлорида металла составляет примерно 44,37 %.
от