Каковы массовые доли меди и цинка в исходной смеси в результате обработки 20 г смеси медных и цинковых опилок избытком

Предмет вопроса: Расчет массовых долей в смеси

Объяснение:

Для решения данной задачи необходимо использовать химические знания и навыки расчета массовых долей в смеси.

Для начала определим уравнение реакции между соляной кислотой (HCl) и медно-цинковыми опилками (Cu-Zn):

2HCl + Cu-Zn -> CuCl2 + ZnCl2 + H2↑

Из уравнения видно, что 2 молекулы HCl реагируют с 1 молекулой Cu-Zn, образуя 1 молекулу CuCl2, 1 молекулу ZnCl2 и выделяя 1 молекулу H2 газа.

Дано, что образовалось 4,48 л газа. Примем во внимание идеальное газовое состояние для H2 газа (температура и давление).

Рассчитаем количество вещества H2 газа по уравнению идеального газа:

P * V = n * R * T

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Подставляем известные значения: P = 1 атм, V = 4,48 л, R = 0,0821 атм∙л/моль∙K, T = 273 K.

Получаем:

1 * 4,48 = n * 0,0821 * 273

n = (1 * 4,48) / (0,0821 * 273)

n ≈ 0,084 моль H2

Теперь рассчитаем мольную массу H2 газа, используя периодическую систему элементов:

M(H2) = 2 * M(Hydrogen) = 2 * 1 = 2 г/моль

Теперь определим количество Cu-Zn в медно-цинковых опилках. Для этого нужно знать, что молярная масса Cu-Zn равна 63,55 + 65,38 = 128,93 г/моль.

Масса Cu-Zn в смеси равна: m(Cu-Zn) = n * M(Cu-Zn) = 0,084 * 128,93 ≈ 10,82 г

Теперь найдем массовые доли меди (Cu) и цинка (Zn) в смеси:

Массовая доля Cu = (масса Cu / общая масса смеси) * 100%

Массовая доля Zn = (масса Zn / общая масса смеси) * 100%

Масса Cu = 63,55 г/моль * 0,084 моль ≈ 5,33 г

Масса Zn = 65,38 г/моль * 0,084 моль ≈ 5,50 г

Общая масса смеси = 20 г

Массовая доля Cu = (5,33 г / 20 г)*100% ≈ 26,65%

Массовая доля Zn = (5,50 г / 20 г)*100% ≈ 27,50%

Таким образом, массовая доля меди (Cu) составляет около 26,65%, а массовая доля цинка (Zn) около 27,50%.

Совет:
Для более эффективного решения подобных задач рекомендуется повторить основы химии, особенно связанные с мольными массами и массовыми долями вещества.

Ещё задача:
Чему равна массовая доля исходного металла в смеси, если при обработке 15 г металлической смеси соляной кислотой образовалось 2,24 л газа (H2)? Предполагается, что полученный газ был полностью собран и находился при стандартных условиях температуры и давления.