Массовая доля металла меньше

Содержание
  1. Массовая доля элемента в соединении: задачи
  2. Пример 1.
  3. Пример 2.
  4. Пример 3.
  5. Секретная шпаргалка по химии. 3.1 Массовая доля элемента в соединении
  6. Массовая доля элемента в соединении: как её узнать
  7. Пример 1.
  8. Пример 2.
  9. Пример 3.
  10. Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно
  11. Задачи на смеси и сплавы металлов
  12. Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.
  13. Необходимые теоретические сведения.
  14. Способы выражения состава смесей.
  15. Электрохимический ряд напряжений металлов.
  16. Реакции металлов с кислотами.
  17. Продукты восстановления азотной кислоты.
  18. Продукты восстановления серной кислоты.
  19. Реакции металлов с водой и со щелочами.
  20. Примеры решения задач.
  21. Решение примера 1.
  22. Решение примера 2.
  23. Решение примера 4.
  24. Решение примера 5.
  25. Задачи для самостоятельного решения.
  26. 1. Несложные задачи с двумя компонентами смеси.
  27. 2. Задачи более сложные.
  28. 3. Три металла и сложные задачи.
  29. Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.
  30. Это полезно

Массовая доля элемента в соединении: задачи

Массовая доля элемента в соединении показывает, какую долю составляет масса данного элемента в соединении . Для того, чтобы рассчитывать массовую долю , нужно правильно рассчитывать молекулярную массу и обязательно учитывать число атомов каждого элемента. Кстати, иногда требуется решить по химии и обратную задачу: зная массовую долю, составлять формулы. Теперь потренируемся на примерах.

Пример 1.

Определите массовые доли элементов в сульфате натрия.

Формула сульфата натрия Na2SO4 . Молекулярная масса Na2SO4 2*23+32+4*16=142 (мы взяли атомные массы элементов из таблицы Менделеева и умножили их на нужные индексы: атомов натрия в формуле 2, атом серы 1, атомов кислорода 4).

Рассчитываем массовые доли, составляя пропорции.

Массовая доля натрия:

142 (молекулярная масса Na2SO4) – 100%

2*23 (берём атомную массу натрия, умноженную на 2, потому что у нас 2 атома Na) – X%

Массовая доля серы:

142 (молекулярная масса Na2SO4) – 100%

32 (берём атомную S) –Y%

Массовая доля кислорода:

142 (молекулярная масса Na2SO4) – 100%

4*16 (берём атомную массу кислорода, умноженную на 4, потому что у нас 4 атома О) –Z%

Ответ: в сульфате натрия массовая доля натрия 32,4%, массовая доля серы 22,5%, массовая доля кислорода 45,1% (проверим себя. При сложении всех массовых долей должно получиться 100%. У нас 32,4+22,5+45,1=100).

Пример 2.

Это сложный пример, который может встретиться на огэ по химии. Но, разобравшись в нём без репетитора по химии, вы точно поймёте, что такое массовая доля. Итак, нужно определить массовые доли в нитрате меди (II).

Формула нитрата меди (II) Cu(NO3)2. Обратите внимание, что здесь имеется кислотный остаток NO3, заключённый в скобки. Индекс 2 относится ко всему кислотному остатку! Это крайне важно для правильного расчёта! То есть в нашем соединении Cu(NO3)2 есть 1 атом меди Cu и два кислотных остатка NO3, то есть 2 атома азота и 2*3=6 атомов кислорода. Обязательно поймите это!

Теперь переходим к расчёту молекулярной массы Cu(NO3)2 (как всегда, берём атомные массы элементов из таблицы Менделеева). Она составляет 64+2*14+6*16=188. Далее рассчитываем массовые доли.

Ответ: в нитрате меди (II) массовая доля меди 34,0%, массовая доля азота 14,9%, массовая доля кислорода 51,1% (для проверки сложим все массовые доли 34,0+14,9+51,1=100, всё верно).

Пример 3.

Обратная задача. По массовым долям элементов в соединении нужно определить формулу. Известно, что в соединение входят калий К, марганец Mn и кислород О. Массовая доля калия 24,7%, массовая доля марганца 34,8%, массовая доля кислорода 40,5%. Определите формулу.

Нам нужно найти Х, Y и Z. Для начала найдём в периодической таблице атомные массы элементов: атомная масса калия 39, марганца 55, кислорода 16. Теперь вспомним, что массовая доля показывает нам вклад каждого элемента в массу вещества. Отсюда следует, что, разделив массовую долю на атомную массу, мы получим число атомов в соединении. То есть здесь:

· атомов калия 27,4/39=0,6 (27,4 – массовая доля калия, она дана в условии. 39 – атомная масса калия, взятая из таблицы Менделеева)

· атомов марганца 34,8/55=0,6 (34,8 – массовая доля марганца, она дана в условии. 55 – атомная масса марганца, взятая из таблицы Менделеева).

· атомов кислорода 40,5/16=2,5 (40,5 – массовая доля кислорода, она дана в условии. 16 – атомная масса кислорода, взятая из таблицы Менделеева)

Таким образом, у нас получились индексы Х, Y и Z, которые нам были нужны: Х=0,6, Y=0,6 и Z=2,5. Но индексы не могут быть нецелыми, ведь они показывают, сколько атомов элемента входит в вещества. А число атомов всегда целое. Поэтому наши дробные Х, Y и Z нужно привести к целому виду. Для этого мы просто разделим их все на наименьшее число (у нас это 0,6). Тогда получаем:

Z=2,5/0,6=4 (тут получается чуть больше, но округляем до целого числа).

Теперь мы знаем индексы и можем сказать, что соединение входит 1 атом калия, 1 атом марганца и 4 атома кислорода.

Ответ: формула соединения KMnO4.

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Источник

Секретная шпаргалка по химии. 3.1 Массовая доля элемента в соединении

За окном — дождь и пронизывающий ветер. Холодно. В такую погоду музы особенно активны. Они слетаются в гости и садятся ко мне на плечо. На правое. Сразу все. И, свесив ноги, начинают болтать друг с другом. Я им уже не нужна. Ребята, о чем это вы? Мне, как и вам, тоже хочется чая с имбирем. И шоколада. И венских вафель. Но я обещала написать статью (и не одну) о массовой доле элемента. Такие расчеты очень важны для развития логических основ алгоритмики. Умение определять массовую долю (или компоненты системы по известной массовой доле) пригодится и во время учебы в медицинском, и во врачебной практике. Поэтому, берем тетрадку, ручку, карандаш и ластик, читаем статью и записываем вместе со мной решение задач. Вначале, как всегда, теория практики. Разберемся с основными понятиями.

Доля — часть чего-нибудь (толковый словарь С.И. Ожегова)

Массовая доля — число, показывающее отношение массы части к общей массе целого или по-другому, отношение массы компонента системы к массе всей системы. Эта величина обозначается греческой буквой «омега» и может выражаться в долях единицы или в процентах.

Например, мы купили у бабули на рынке ведро яблок и груш общей массой 10 кг. Дома разделили фрукты на две кучки. Масса груш составила 3 кг. Значит, массовая доля груш 3/10 = 0,3 (30%). Вспомнили, как рассчитать массовую долю? Отлично! Поехали дальше.

Читайте также:  Сварка графитом тонкого металла

Массовая доля элемента в соединении — число, показывающее, какую часть составляет масса всех атомов данного элемента в молекуле вещества от общей массы молекулы, определяется отношением массы атомов к массе молекулы. Разберемся на примере конкретной задачи

Определите массовую долю железа в оксиде железа (III)

Записываем формулу массовой доли в общем виде, затем конкретизируем ее. Читаем внимательно и следим за моими руками. Массовая доля элемента в соединении определяется отношением массы атомов (числитель) к массе молекулы (знаменатель), то есть:

1) в числителе мы работаем с атомами того элемента, чью массовую долю определяем, для этого умножаем атомную массу элемента (молярная масса атомов) на число атомов этого элемента

2) в знаменателе мы записываем молярную массу вещества

Это очень легкая прямая задача. Попробуем решить обратные задачи — по известной массовой доле определяем неизвестный элемент (вернее, его атомную массу), либо неизвестное число атомов углерода в общей формуле класса органических веществ.

Соединение элемента имеет формулу Э2О3, массовая доля элемента в нем 68,42%. Установите элемент.

Для определения неизвестного элемента необходимо рассчитать его атомную массу (молярную массу атомов), а затем по Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева по атомной массе определяем химический элемент.

Алгоритм решения задачи строим на основании алгебраической формулы определения массовой доли элемента в соединении. Атомную массу элемента обозначаем как неизвестное Х. В числителе записываем массу атомов того элемента, чья массовая доля представлена в условии, в знаменателе — молярную массу вещества в общем виде. Решаем уравнение. По рассчитанной атомной массе определяем элемент. Это хром. Записываем формулу и называем вещество.

Оксид неизвестного пятивалентного элемента содержит 56,34% кислорода. Определите этот элемент.

Массовая доля водорода в алкине CnH2n-2 составляет 12,2 %. Определите число атомов углерода

Алгоритм решения задачи строим на основании алгебраической формулы определения массовой доли элемента в соединении. В числителе записываем массу атомов того элемента, чья массовая доля представлена в условии, в знаменателе — молярную массу вещества в общем виде. Решаем уравнение, определяем неизвестное n, записываем формулу, называем вещество. Это гексин.

Массовая доля водорода в молекуле алкина CnH2n-2 равна 11,11 %. Определите число атомов углерода

Если вы думаете, что все так просто, вы очень и очень ошибаетесь. То ли еще будет! Гораздо более веселые задачи вас ожидают в следующей статье — «Массовая доля элемента в соединении». Но это будет завтра. Сегодня музы устали от пустой болтовни и улетели в теплые края. А я, довольная проделанной работой, иду пить чай с имбирем, лимоном и медом! Чего и вам желаю.

Приходите ко мне на занятия, и вы будете поражены тем, что всего за ТРИ ЧАСА сможете усвоить объем знаний, намного превышающий тот, который вам вкладывали в голову на протяжении ТРЕХ ЛЕТ! Занятие будет проходить динамично, интересно, весело, но главное, РЕЗУЛЬТАТИВНО! Вы блестяще сдадите ЕГЭ по химии и станете студентом престижного медицинского ВУЗа!

Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru . Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы «Решение задач по химии» — и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!

PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.

Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова

Источник

Массовая доля элемента в соединении: как её узнать

Химическая формула соединения рассказывает нам не только о том, из каких элементов состоит вещества, но и о соотношении элементов в веществе. Давайте, например, посмотрим на серную кислоту Н2SO4 и сернистую кислоту H2SO3. Это два разных вещества , хотя оба состоят из водорода Н, серы S и кислорода О. Но из-за того, что соотношения элементов в них разное (в серной кислоте 4 атома кислорода, а в сернистой – 3), свойства у них тоже разные.

Используя химическую формулу, можно узнать и массовую доля элемента в соединении.

Массовая доля элемента в соединении показывает, какую часть составляет масса конкретного элемента от массы вещества.

Чтобы понять это сложное (на первый взгляд сложное, на самом деле оно простое) определения, представьте, что вы принесли из магазина пакет с покупками. В нём батон хлеба, пачка масла, два эскимо и упаковка чипсов. Весит пакет 1 килограмм. Какой вклад в это вносят чипсы? Пусть чипсы весят 50 граммов. Значит, от 1 килограмма (всей массы пакета с покупками) на чипсы приходится всего 50 граммов. Значит, можно посчитать, что чипсы — всего лишь 0,05 часть от всей массы пакета с покупками (50/1000=0,05).

Более удобно вычислять массовую долю в процентах , поэтому можно записать простую пропорцию:

1 килограмм (весь пакет с покупками) – 100%

50 граммов (упаковка чипсов) – Х%

Отсюда Х=50 г*100%/1000 г=5%. То есть массовая доля чипсов в пакете с покупками – 5%.

Теперь перейдём от покупок в супермаркете к химическим формулам.

Пример 1.

Определите массовую долю водорода и хлора в хлориде водорода.

Формула хлорида водорода HCl. Чтобы определить массовые доли , нужно посчитать по таблице Менделеева молекулярную массу хлорида водорода. Она составляет 36,5 (1+35,5).

Из формулы мы видим, что в составе молекулы 1 атом водорода и 1 атом хлора. Обязательно обращайте на это внимание! Из примеров ниже будет видно, что это очень важно. Итак, составим пропорцию для определения массовой доли водорода:

36,5 (молекулярная масса соединения) – 100%

1 (атомная масса 1 атома водорода, входящего в соединение) – Х%

Аналогично для хлора:

36,5 (молекулярная масса соединения) – 100%

35,5 (атомная масса 1 атома водорода, входящего в соединение) – Y%

Таким образом, ответ: в хлориде водорода массовая доля водорода 2,7%, массовая доля хлора 97,3%.

Не лишним будет себя проверить, сложив все массовые доли. В сумме они должны давать 100 процентов. В нашем случае массовая доля водорода 2,7%+массовая доля хлора 97,3%=100%. Значит, мы всё сделали верно.

Пример 2.

Определите массовые доли углерода и кислорода в углекислом газе.

Формула углекислого газа СО2 . Обратите внимание, что здесь 2 атома кислорода. Это очень важно!

Читайте также:  Как проводить инвентаризацию драгоценных металлов

Теперь посчитаем молекулярную массу СО2, используя периодическую таблицу. Она будет равна 44: 12 (атомная масса углерода)+2*16 (атомная масса кислорода, умноженная на 2, потому что в формуле 2 атома кислорода).

Переходим к расчёту массовых долей с помощью пропорций.

44 (молекулярная масса СО2) – 100%

12 (атомная масса 1 атома углерода) – Х%

44 (молекулярная масса СО2) – 100%

32 (масса 2 атомов кислорода, входящих в формулу) – Y%

Здесь мы взяли не 16 (атомная масса кислорода), а 32 потому, что в формуле СО2 2 атома кислорода. Помните, что выше я обращала на это внимание? Не упускайте это из виду, иначе будут ошибки.

Но ответ мы уже получили: в углекислом газе массовая доля углерода 27,3%, массовая доля кислорода 72,7%. (Проверим себя, сложив массовые доли: 27,3+72,7=100. Значит, всё верно).

Пример 3.

Этот пример от строгого репетитора по химии, который готовит к огэ по химии. Итак, найдите массовые доли алюминия и кислорода в оксиде алюминия.

Формула оксида алюминия Al2O3 . Не забудьте учесть число атомов алюминия и кислорода (как в примере выше)!

Сначала найдём молекулярную массу оксида алюминия, пользуясь таблицей Менделеева. Атомная масса алюминия 27, атомная масса кислорода 16. Молекулярная масса Al2O3 2*27+3*16 (потому что у нас 2 атома алюминия и 3 атома кислорода)=102.

Рассчитываем массовые доли .

102 (молекулярная масса Al2O3) – 100%

54 (масса 2 атомов алюминия, входящих в формулу) – Х%

102 (молекулярная масса Al2O3) – 100%

48 (масса 3 атомов кислорода, входящих в формулу) – Y%

Ответ: в оксиде алюминия массовая доля алюминия 52,9%, массовая доля кислорода 47,1% (проверка: 52,9+47,1=100).

А можно узнать формулу соединения, если известны массовые доли? И сделать это очень просто .

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Источник

Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Смесь меди (Cu) и алюминия (Al) массой 20 грамм обработали соляной кислотой (HCl). При этом выделилось 11,2 дм 3 (н.у.) водорода (H2). Определить массовую долю (%) каждого металла в смеси.

Напомню, что соляная кислота (HCl) обладает слабыми окислительными свойствами, следовательно, соляная кислота (HCl) реагирует с металлами стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее (до) водорода (H2).

Таким образом, соляная кислота (HCl) будет реагировать с алюминием (Al) и не будет реагировать с медью (Cu).

Запишем уравнение реакции взаимодействия соляной кислоты (HCl) с алюминием (Al):

Учитывая, что молярная масса алюминия (Al) равна 27 г/моль, вычислим массу алюминия (Al) по формуле, устанавливающей связь между массой и химическим количеством вещества:

Учитывая количество моль из уравнения реакции получаем:

m (Al) = 2 моль ∙ 27 г/моль = 54 (г)

По уравнению реакции найдем, сколько алюминия (Al) (в г) взаимодействует с соляной кислотой (HCl):

при взаимодействии г Al с HCl выделяется 11,2 л H2

при взаимодействии 54 г Al с HCl выделяется 67,2 л H2

Найдем массу меди (Cu) по формуле:

m (Cu) = m (смеси) — m (Al)

m (Cu) = 20 г – 9 г = 11 (г).

Найдем массовую долю алюминия (Al) в смеси по формуле:

Рассчитаем массовую долю меди (Cu) в смеси по формуле:

ω% (Cu) = 100% — ω% (Al)

ω% (Cu) = 100% — 45% = 55%

Ответ: массовая доля алюминия равна 45%, массовая доля меди равна 55%.

Источник

Задачи на смеси и сплавы металлов

Задачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет.
О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.

  1. Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
    Получается примерно так:
    «Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
    Уравнение реакции составляется так:
    СаО + ВаО + 4HCl = СаCl2 + BaCl2 + 2H2O.
    Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида.
    А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.
  2. Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
    Например:
    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
    2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
    Количество цинка принимается за х, а количество алюминия — за (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.
  3. Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
    Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.

Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

Необходимые теоретические сведения.

Способы выражения состава смесей.

  • Массовая доля компонента в смеси — отношение массы компонента к массе всей смеси. Обычно массовую долю выражают в %, но не обязательно.

Электрохимический ряд напряжений металлов.

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

Реакции металлов с кислотами.

  1. С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты (кроме азотной и концентрированной серной, взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы, в электрохимическом ряду напряжений находящиеся до (левее) водорода.
  2. При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, кобальт), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это +2.
  3. Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой — к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество.

Продукты восстановления азотной кислоты.

Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот
NO2 NO N2O N2 NH4NO3
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
Неметаллы + конц. кислота
Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота
Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют:
Al, Cr, Fe, Be, Co.
Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации:
Au, Pt, Pd.
Читайте также:  Металлы цепочной 7 букв

Продукты восстановления серной кислоты.

SO2 S H2S H2
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
Неметаллы + конц. кислота
Щелочноземельные металлы + конц. кислота Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота. Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)
Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют:
Al, Cr, Fe, Be, Co.
Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации:
Au, Pt, Pd.

Реакции металлов с водой и со щелочами.

  1. В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs), а также металлы IIA группы: Са, Sr, Ba. При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.
  2. В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк и олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.

Примеры решения задач.

Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют с соляной кислотой:

В первом примере медь не реагирует с соляной кислотой, то есть водород выделяется при реакции кислоты с железом. Таким образом, зная объём водорода, мы сразу сможем найти количество и массу железа. И, соответственно, массовые доли веществ в смеси.

Решение примера 1.

  1. Находим количество водорода:
    n = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.
  2. По уравнению реакции:
0,25 0,25
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
1 моль 1 моль

Количество железа тоже 0,25 моль. Можно найти его массу:
mFe = 0,25 • 56 = 14 г.
Теперь можно рассчитать массовые доли металлов в смеси:

Во втором примере в реакцию вступают оба металла. Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью очень простой системы уравнений, приняв за х — число моль одного из металлов, а за у — количество вещества второго.

Решение примера 2.

  1. Находим количество водорода:
    n = V / Vm = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
  2. Пусть количество алюминия — х моль, а железа у моль. Тогда можно выразить через х и у количество выделившегося водорода:
x 1,5x (мольное соотношение Al:Н2 = 2:3)
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
y y
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Решать такие системы гораздо удобнее методом вычитания, домножив первое уравнение на 18:
27х + 18у = 7,2
и вычитая первое уравнение из второго:

соответственно,
ωAl = 100% − 50,91% = 49,09%

В третьем примере два металла реагируют, а третий металл (медь) не вступает в реакцию. Поэтому остаток 5 г — это масса меди. Количества остальных двух металлов — цинка и алюминия (учтите, что их общая масса 16 − 5 = 11 г) можно найти с помощью системы уравнений, как в примере №2.

Следующие три примера задач (№4, 5, 6) содержат реакции металлов с азотной и серной кислотами. Главное в таких задачах — правильно определить, какой металл будет растворяться в ней, а какой не будет.

В этом примере надо помнить, что холодная концентрированная серная кислота не реагирует с железом и алюминием (пассивация), но реагирует с медью. При этом выделяется оксид серы (IV).
Со щелочью реагирует только алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить бериллий).

Решение примера 4.

  1. С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число моль газа:
    nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль
0,25 0,25
Cu + 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

(не забудьте, что такие реакции надо обязательно уравнивать с помощью электронного баланса)

Так как мольное соотношение меди и сернистого газа 1:1, то меди тоже 0,25 моль.
Можно найти массу меди:
mCu = n • M = 0,25 • 64 = 16 г.
В реакцию с раствором щелочи вступает алюминий, при этом образуется гидроксокомплекс алюминия и водород:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Al 0 − 3e = Al 3+ | 2
2H + + 2e = H2 3

В тексте этой задачи чётко указан продукт восстановления азота — «простое вещество». Так как азотная кислота с металлами не даёт водорода, то это — азот. Оба металла растворились в кислоте.
В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

Решение примера 5.

  1. Определяем количество вещества газа:
    nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль.
  2. Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной HNO3:

Обратите внимание, что так как металлы полностью растворились, значит — кислоты точно хватило (с водой эти металлы не реагируют). Соответственно, надо будет проверить, не оказалась ли кислота в избытке, и сколько ее осталось после реакции в полученном растворе.
Составляем уравнения реакций (не забудьте про электронный баланс) и, для удобства расчетов, принимаем за — количество цинка, а за 10у — количество алюминия. Тогда, в соответствии с коэффициентами в уравнениях, азота в первой реакции получится х моль, а во второй — моль:

5x x
5Zn + 12HNO3 = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
Zn 0 − 2e = Zn 2+ | 5
2N +5 + 10e = N2 1
10y 3y
10Al + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
Al 0 − 3e = Al 3+ | 10
2N +5 + 10e = N2 3
< х + 3у = 0,13 (количество азота)
65 • 5х + 27 • 10у = 21,1 (масса смеси двух металлов)

Решать эту систему удобно, домножив первое уравнение на 90 и вычитая первое уравнение их второго.

Проверим массу смеси:
0,2 • 65 + 0,3 • 27 = 21,1 г.

Теперь переходим к составу раствора. Удобно будет переписать реакции ещё раз и записать над реакциями количества всех прореагировавших и образовавшихся веществ (кроме воды):

0,2 0,48 0,2 0,03
5Zn + 12HNO3 = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
0,3 1,08 0,3 0,09
10Al + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
Масса
нового
раствора
= Сумма масс
смешиваемых
растворов и/или веществ
Масса осадков Масса газов

Тогда для нашей задачи:

При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт NO2, а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует с медью.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Несложные задачи с двумя компонентами смеси.

2. Задачи более сложные.

3. Три металла и сложные задачи.

Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

Это полезно

В нашей статье вы найдете всю необходимую теорию для решения задания №9 ЕГЭ по теме «Графики функций». Это задание появилось в 2022 году в вариантах ЕГЭ Профильного уровня.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector