Какая массовая доля (%) меди содержится в начальной смеси, если 20 г смеси железа и меди были обработаны избытком

Для решения этой задачи воспользуемся законом пропорций в химии. Перед нами стоит задача определить массовую долю меди в начальной смеси. Для этого нужно знать, каким образом протекает реакция между медью и серной кислотой.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2\uparrow\]

Из уравнения видно, что на каждый атом меди приходится 2 молекулы серной кислоты, и образуется молекула медного сульфата, 2 молекулы воды и молекула сернистого газа.

Известно, что обработано 20 г смеси, содержащей железо и медь. При этом выделился газ объемом 5,6 дм³. Обратимся к химическому уравнению реакции и объемам газов.

Согласно закону Авогадро, один моль любого газа при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) занимает стандартный объем – 22,4 дм³.

Теперь мы можем вычислить, сколько моль сернистого газа выделилось в результате реакции:

\[\text{Объем газа (л)} = \text{Количество молей газа (моль)} \times \text{Стандартный объем (л/моль)}\]

\[\text{Количество молей газа (моль)} = \frac{\text{Объем газа (л)}}{\text{Стандартный объем (л/моль)}}\]

Substituting the given values into the equation, we get:

\[\text{Количество молей газа (моль)} = \frac{5,6}{22,4} = 0,25\]

Now, let"s determine the molar ratio between copper and sulfur dioxide. According to the balanced chemical equation, for every 1 mole of copper, 1 mole of sulfur dioxide is produced. Therefore, the number of moles of copper reacted is also 0.25.

Since the molar mass of copper is 63.5 g/mol and the molar mass of the entire mixture is 20 g, we can calculate the mass fraction of copper:

\[\text{Массовая доля меди} = \frac{\text{Масса меди (г)}}{\text{Масса начальной смеси (г)}} \times 100\]

\[\text{Масса меди (г)} = \text{Количество молей меди} \times \text{Молярная масса меди (г/моль)}\]

\[\text{Массовая доля меди} = \frac{0.25 \times 63.5}{20} \times 100 = 0.79 \times 100 = 79\%\]

Итак, массовая доля меди в начальной смеси составляет 79%.