Дано:
- масса смеси (магний + цинк) = 11,3 г
- объем выделившегося газа (H2) = 6,72 дм3 (при нормальных условиях)
Найти:
- массовую долю магния в исходной навеске.
Решение:
1. Рассчитаем количество вещества водорода, выделившегося в реакции:
n(H2) = V / Vm, где Vm = 22,4 дм3/моль
n(H2) = 6,72 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,3 моль
2. Запишем уравнение реакции соляной кислоты с магнием и цинком:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
3. Из уравнений видно, что 1 моль магния и 1 моль цинка дают 1 моль водорода. Следовательно, для 0,3 моль H2 потребуется:
- n(Mg) + n(Zn) = 0,3 моль
4. Обозначим количество магния как x моль, тогда количество цинка будет:
n(Zn) = 0,3 - x
5. Теперь запишем уравнение для массы смеси:
m(Mg) + m(Zn) = 11,3 г
где m(Mg) = n(Mg) * M(Mg) и m(Zn) = n(Zn) * M(Zn).
Молярные массы:
M(Mg) = 24,3 г/моль
M(Zn) = 65,4 г/моль
Подставляем значения:
x * 24,3 + (0,3 - x) * 65,4 = 11,3
6. Раскроем скобки и упростим:
24,3x + 19,62 - 65,4x = 11,3
-41,1x = 11,3 - 19,62
-41,1x = -8,32
x = 8,32 / 41,1
x ≈ 0,202 моль (количество магния)
7. Теперь найдем массу магния:
m(Mg) = n(Mg) * M(Mg) = 0,202 моль * 24,3 г/моль ≈ 4,91 г
8. Массовая доля магния в смеси:
ω(Mg) = m(Mg) / m(смеси) * 100%
ω(Mg) = 4,91 г / 11,3 г * 100% ≈ 43,4%
Ответ:
Массовая доля магния в исходной навеске: 43,4%.