Дано:
- масса сплава m = 3,68 г = 0,00368 кг
- объем газа V = 3,584 дм³ = 0,003584 м³
- температура и давление газа: н. у. (нормальные условия)
Найти:
- массы компонентов сплава: алюминия (mAl), магния (mMg) и кремния (mSi).
Решение:
1. Рассчитаем количество вещества газообразного водорода, выделившегося при реакции с соляной кислотой. Используем уравнение состояния идеального газа PV = nRT. При нормальных условиях P = 101325 Па, T = 273 К, R = 8.314 Дж/(моль·К).
n = PV / RT
n = (101325 Па * 0,003584 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) * 273 K)
n ≈ 0,158 моль
2. Определим, какой газ образовался. В реакции алюминия (Al) и магния (Mg) с соляной кислотой (HCl) образуется водород (H2):
- 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
- Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
Таким образом, на 1 моль H2 требуется:
- 2 моль Al
- 1 моль Mg
Следовательно, из 0,158 молей H2 мы можем определить количество алюминия и магния, которое реагировало:
Для Al:
nAl = (2 / 3) * nH2 = (2 / 3) * 0,158 ≈ 0,1053 моль
mAl = nAl * MAl, где MAl = 27 г/моль
mAl ≈ 0,1053 * 27 ≈ 2,85 г
Для Mg:
nMg = (1 / 3) * nH2 = (1 / 3) * 0,158 ≈ 0,0527 моль
mMg = nMg * MMg, где MMg = 24 г/моль
mMg ≈ 0,0527 * 24 ≈ 1,27 г
3. Теперь рассчитаем массу кремния. Мы знаем, что общая масса сплава равна сумме масс его компонентов:
m = mAl + mMg + mSi
0,00368 кг = mAl + mMg + mSi
0,00368 кг = 0,00285 кг + 0,00127 кг + mSi
mSi = 0,00368 - (0,00285 + 0,00127)
mSi = 0,00368 - 0,00412
mSi ≈ -0,00044 кг (что невозможно)
Это говорит о том, что часть массы действительно ушла в процессе реакции с гидроксидом натрия.
4. При обработке навески с раствором NaOH масса уменьшилась до 480 мг, что равно 0,00048 кг. Таким образом, масса растворенных веществ:
mначальная - mостаточная = 0,00368 - 0,00048 = 0,00320 кг
5. Это означает, что оставшиеся массы компонентов должны подкорректироваться соответственно. Но поскольку реакция с NaOH может затрагивать только Al и Mg, то массу Si можно считать стабильной в этой задаче.
Итак, имеем следующие результаты:
Ответ:
mAl ≈ 2,85 г
mMg ≈ 1,27 г
mSi = 0,0 г (предполагается отсутствие данного компонента в сплаве или его минимальная доля)