Навеску смеси кальция и алюминия разделили на две равные части с массовым соотношением 1/2 большую часть прокалили с избытком графита инертной атмосферы затем обработали избытком воды при этом выделилось 73,92 л газа нормальные условия. При растворении меньшей части навески исходной смеси в водном растворе гидроксида натрия выделилось 47,04 л газа при нормальных условиях. Определите массу исходной смеси.​

Для решения данной задачи нам потребуется использовать химические уравнения реакций и пропорции между массами и объемами веществ.

Дано:
1. Массовое соотношение исходной смеси: 1/2 (это значит, что масса кальция равна половине массы алюминия).
2. Объем газа, выделившегося при обработке большей части навески смеси с избытком графита и воды: 73,92 л (н.у.).
3. Объем газа, выделившегося при растворении меньшей части навески исходной смеси в водном растворе гидроксида натрия: 47,04 л (н.у.).

Чтобы найти массу исходной смеси, нужно разделить решение на две части и затем сложить результаты.

1. Расчет для обработки большей части навески с избытком графита и воды:

a) Реакция происходит между кальцием и водой, с выделением газа:

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑.

b) Мольный объем газа (H2) при нормальных условиях (н.у.) равен 22,4 л/моль.

c) Найдем количество вещества (моль) газа (H2) по формуле:
кол-во вещества = V / Vм, где V - объем газа (л), Vм - мольный объем газа (л/моль).

кол-во вещества (моль) H2 = 73,92 / 22,4 = 3,3 моль H2.

d) Так как реакция идет с избытком графита, графит не участвует в реакции и его массу необходимо вычесть из общей массы прокалившейся смеси.

e) Найдем массу кальция по формуле:
масса кальция (г) = кол-во вещества (моль) * молярная масса (г/моль).

масса кальция = 3,3 моль * 40,08 г/моль = 132,26 г.

f) Так как массовое соотношение исходной смеси 1/2, то масса алюминия равна половине массы кальция.

масса алюминия = 1/2 * 132,26 г = 66,13 г.

2. Расчет для растворения меньшей части навески исходной смеси в водном растворе гидроксида натрия:

a) Реакция происходит между алюминием и гидроксидом натрия, с выделением газа:

2Al + 6NaOH + 2H2O → 2Na3AlO3 + 6H2↑.

b) Найдем количество вещества (моль) газа (H2) по формуле, аналогичной предыдущей части.

кол-во вещества (моль) H2 = 47,04 / 22,4 = 2,1 моль H2.

c) Так как реагенты в данной реакции взаимодействуют в соотношении 2:6 (альфа-коэффициенты перед реагентами), то происходит реакция, участвуют два моля алюминия на шесть моль гидроксида натрия.

Следовательно, масса алюминия равна:
масса алюминия (г) = 2/6 * 6 * молярная масса алюминия (г/моль).

Молярная масса алюминия = 26,98 г/моль.

масса алюминия = 2/6 * 6 * 26,98 г/моль = 17,99 г.

3. Суммируем массы кальция и алюминия:

масса исходной смеси = масса кальция + масса алюминия = 132,26 г + 17,99 г = 150,25 г.

Ответ: Масса исходной смеси равна 150,25 г.