13,3 г гидроксида натрия полностью израсходован при взаимодействии со смесью меди, железа и алюминия. при хлорировании этой же смеси металлов потребовалось 12,5 л хлора (н. а также 343,64 мл 10 % - го раствора соляной кислоты (плотность= 1,1 г/мл). определите массовые доли металлов в смеси.

ответ: w(cu) = 16,1 %, w(fe) = 8,9 %, w(al) = 75 %.

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать законы сохранения массы.

Шаг 1: Найдем количество вещества гидроксида натрия, которое было израсходовано.

Масса гидроксида натрия составляет 13,3 г. Чтобы найти количество вещества, используем формулу:

n = m/M,

где n - количество вещества, m - масса вещества, M - молярная масса вещества.

Молярная масса гидроксида натрия (NaOH) равна 40 г/моль (Na - 23 г/моль, O - 16 г/моль, H - 1 г/моль).

n = 13,3 г / 40 г/моль ≈ 0,3325 моль.

Так как гидроксид натрия реагирует с металлами в соотношении 2:1 (2NaOH + M = Na2O + H2 + M), количество молей металлов будет равно n/2.

n(M) = 0,3325 моль / 2 = 0,16625 моль.

Шаг 2: Найдем массу меди, железа и алюминия в смеси.

Во время хлорирования смеси металлов, потребовалось 12,5 л хлора. Чтобы найти количество вещества хлора, используем формулу:

V = n/Vm,

где V - объем газа, n - количество вещества, Vm - молярный объем газа (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).

n = V * Vm = 12,5 л * (1 моль / 22,4 л) ≈ 0,558 моль.

Обратите внимание, что хлор реагирует с металлами в соотношении 1:1 (M + Cl2 = MCl2), поэтому количество моль металлов в смеси также будет равно 0,558 моль.

Теперь мы знаем, что масса гидроксида натрия полностью расходуется при взаимодействии с 0,16625 молью металлов, а масса хлора и соляной кислоты, которые реагируют с 0,558 молью металлов, равна массе этих металлов.

Шаг 3: Найдем массу металлов.

Масса хлора равна 12,5 л * 3,17 г/л (молярная масса хлора) = 39,625 г.

Масса соляной кислоты равна 343,64 мл * 1,1 г/мл (плотность соляной кислоты) = 377 г.

Масса металлов составляет сумму масс гидроксида натрия, хлора и соляной кислоты:

m(M) = 13,3 г + 39,625 г + 377 г = 429,925 г.

Шаг 4: Найдем массовые доли металлов в смеси.

Массовая доля металла M равна его массе, деленной на общую массу металлов в смеси, умноженную на 100%.

w(M) = (m(M) / (∑m(M))) * 100%,

где m(M) - масса металла M, ∑m(M) - сумма масс всех металлов.

w(cu) = (13,3 г / 429,925 г) * 100% ≈ 3,09%,
w(fe) = (39,625 г / 429,925 г) * 100% ≈ 9,20%,
w(al) = (377 г / 429,925 г) * 100% ≈ 87,71%.

Таким образом, массовые доли металлов в смеси составляют w(cu) = 3,09 %, w(fe) = 9,20 %, w(al) = 87,71 %.