Question

Смесь алюминия и железа общей массой 18,7 г была обработана необходимым количеством раствора едкого натра. При этом образовался газ объемом 6 л. Найдите массовые доли металлов в исходной смеси. Какой объем водорода выделится при обработке исходной смеси избытком разбавленной серной кислоты?

Answer 1

дано:
m(смеси) = 18.7 г V(H2) = 6 л (при н.у.)

найти:
ω(Al) ω(Fe) V(H2) при реакции с H2SO4

решение:

Реакция алюминия с NaOH:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Количество вещества водорода, выделившегося при реакции с NaOH:
n(H2) = V(H2) / Vm = 6 л / 22.4 л/моль ≈ 0.268 моль

Количество вещества алюминия:
Из уравнения реакции: 3 моль H2 образуются из 2 моль Al

n(Al) = (2/3) * n(H2) ≈ (2/3) * 0.268 моль ≈ 0.179 моль

Масса алюминия:
m(Al) = n(Al) * M(Al) = 0.179 моль * 27 г/моль ≈ 4.83 г

Масса железа:
m(Fe) = m(смеси) - m(Al) = 18.7 г - 4.83 г = 13.87 г

Массовые доли металлов:
ω(Al) = m(Al) / m(смеси) ≈ 4.83 г / 18.7 г ≈ 0.258 ≈ 25.8% ω(Fe) = m(Fe) / m(смеси) ≈ 13.87 г / 18.7 г ≈ 0.742 ≈ 74.2%

Реакция смеси с избытком разбавленной серной кислоты:
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Количество вещества железа:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 13.87 г / 55.8 г/моль ≈ 0.248 моль

Общее количество вещества водорода, выделившегося при реакции с H2SO4:
n(H2)общ = (3/2) * n(Al) + n(Fe) ≈ (3/2) * 0.179 моль + 0.248 моль ≈ 0.5365 моль

Объем водорода:
V(H2)общ = n(H2)общ * Vm ≈ 0.5365 моль * 22.4 л/моль ≈ 12 л

Ответ:
ω(Al) ≈ 25.8% ω(Fe) ≈ 74.2% V(H2) при реакции с H2SO4 ≈ 12 л