Каковы массовые доли веществ в полученном растворе после добавления измельченной смеси, образовавшейся при поджигании

Решение:

Первым делом давайте напишем уравнение реакции между порошком алюминия (Al) и железной окалиной (Fe2O3):

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

Молярная масса порошка алюминия (Al) составляет 26,98 г/моль, а молярная масса железной окалины (Fe2O3) равна 159,69 г/моль.

Для порошка алюминия массой 4,32 г и железной окалины массой 13,92 г, мы можем вычислить количество веществ каждого компонента, используя следующую формулу:

Количество вещества (в молях) = масса вещества / молярная масса вещества

Количество вещества алюминия:
n(Al) = 4,32 г / 26,98 г/моль ≈ 0,16 моль

Количество вещества железной окалины:
n(Fe2O3) = 13,92 г / 159,69 г/моль ≈ 0,087 моль

Теперь приступим к реакции между полученной смесью порошка алюминия и железной окалины и раствором медного купороса (CuSO4 · 5H2O). В этом случае образуется оксид алюминия (Al2O3) и медная окалина (Fe), а медный купорос (CuSO4 · 5H2O) остается неизменным.

Общее количество вещества в реакции не изменяется, поэтому можем записать уравнение:

0,16 моль Al + 0,087 моль Fe2O3 + 37,5 г CuSO4 · 5H2O → Al2O3 + 2Fe + 37,5 г CuSO4 · 5H2O

Теперь рассчитаем массу раствора медного купороса (CuSO4 · 5H2O) в растворе.

Молярная масса медного купороса (CuSO4 · 5H2O) составляет 249,69 г/моль.

Планируемое количество раствора CuSO4 · 5H2O:
m(CuSO4 · 5H2O) = n(CuSO4 · 5H2O) * M(CuSO4 · 5H2O)

где:
n(CuSO4 · 5H2O) - количество вещества медного купороса (CuSO4 · 5H2O) в растворе;
M(CuSO4 · 5H2O) - молярная масса медного купороса (CuSO4 · 5H2O).

n(CuSO4 · 5H2O) = масса раствора CuSO4 · 5H2O / M(CuSO4 · 5H2O)

n(CuSO4 · 5H2O) = 37,5 г / 249,69 г/моль ≈ 0,15 моль

Теперь мы можем рассчитать массовые доли веществ в полученном растворе, используя следующую формулу:

Массовая доля = (количество вещества компонента / общее количество вещества) * 100%

Массовая доля алюминия (Al2O3):
массовая доля Al2O3 = (масса Al2O3 / (масса Al2O3 + масса Fe + масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%

Массовая доля железа (Fe):
массовая доля Fe = (масса Fe / (масса Al2O3 + масса Fe + масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%

Массовая доля медного купороса (CuSO4 · 5H2O):
массовая доля CuSO4 · 5H2O = (масса CuSO4 · 5H2O / (масса Al2O3 + масса Fe + масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%

Подставим значения:

массовая доля Al2O3 = (Масса Al2O3 / (Масса Al2O3 + Масса Fe + Масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%
массовая доля Al2O3 = (101,96 г / (101,96 г + 111,54 г + 37,5 г)) * 100%
массовая доля Al2O3 ≈ 36,9%

массовая доля Fe = (Масса Fe / (Масса Al2O3 + Масса Fe + Масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%
массовая доля Fe = (111,54 г / (101,96 г + 111,54 г + 37,5 г)) * 100%
массовая доля Fe ≈ 40,7%

массовая доля CuSO4 · 5H2O = (Масса CuSO4 · 5H2O / (Масса Al2O3 + Масса Fe + Масса CuSO4 · 5H2O)) * 100%
массовая доля CuSO4 · 5H2O = (37,5 г / (101,96 г + 111,54 г + 37,5 г)) * 100%
массовая доля CuSO4 · 5H2O ≈ 22,4%

Таким образом, массовые доли веществ в полученном растворе составляют примерно 36,9% алюминия (Al2O3), 40,7% железа (Fe) и 22,4% медного купороса (CuSO4 · 5H2O).

Совет: Для лучшего понимания решения задачи рекомендуется провести все необходимые вычисления, аккуратно подставлять значения и следовать шагам решения. Не забывайте указывать все единицы измерения и правильные символы химических формул, чтобы избежать ошибок в расчетах.

Упражнение: Смесь порошка алюминия массой 3,2 г с железной окалиной массой 12,5 г поджигают и реакция протекает полностью. Каковы массовые доли веществ в полученном растворе после добавления полученной смеси к 20%-ному раствору медного купороса (CuSO4 · 5H2O), полученному при растворении 40 г соли в воде? Укажите все необходимые вычисления и приведите ответ в процентах.