Какие массовые доли веществ содержатся в полученном растворе после добавления смеси измельченного порошка алюминия

Данная задача представляет собой смешение трех веществ: порошка алюминия, железной окалины и раствора медного купороса. Мы должны вычислить массовые доли каждого вещества в полученном растворе.

Шаг 1: Найдем количество вещества каждого компонента в граммах, используя их молярные массы.

Молярные массы:
Алюминий (Al) - 26.98 г/моль
Железо (Fe) - 55.85 г/моль
Медный купорос (CuSO4 · 5H2O) - 249.68 г/моль

Молярные массы алюминия и железной окалины уже даны, поэтому мы можем просто использовать их значения. Однако для раствора медного купороса необходимо учесть пять молекул воды. Расчет молярной массы медного купороса:

M(CuSO4 · 5H2O) = M(Cu) + M(S) + 4*M(O) + 5*(M(H2O))
= 63.55 г/моль + 32.06 г/моль + 4*(16.00 г/моль) + 5*(18.02 г/моль)
≈ 249.68 г/моль

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества каждого компонента в молях.

n(Ал) = m(Ал) / M(Ал)
= 4.32 г / 26.98 г/моль
≈ 0.16 моль

n(Ок) = m(Ок) / M(Ок)
= 13.92 г / 55.85 г/моль
≈ 0.25 моль

n(CuSO4 · 5H2O) = m(CuSO4 · 5H2O) / M(CuSO4 · 5H2O)
= 37.5 г / 249.68 г/моль
≈ 0.15 моль

Шаг 3: Запишем уравнение реакции между алюминием и раствором медного купороса.

3CuSO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + 3Cu

По уравнению видно, что на 3 моль медного купороса требуется 2 моля алюминия.

Шаг 4: Рассчитаем количество моль алюминия, реагирующее с медным купоросом.

n(реагировавшего Al) = 2n(CuSO4)
= 2 * 0.15 моль
= 0.3 моль

Шаг 5: Рассчитаем мольные доли каждого компонента в реакционной смеси.

Мольные доли купороса, алюминия и окиси железа соответственно:

X(CuSO4) = n(CuSO4) / (n(CuSO4) + n(реагировавшего Al) + n(Ок))
= 0.15 моль / (0.15 моль + 0.3 моль + 0.25 моль)
≈ 0.23

X(Al) = n(реагировавшего Al) / (n(CuSO4) + n(реагировавшего Al) + n(Ок))
= 0.3 моль / (0.15 моль + 0.3 моль + 0.25 моль)
≈ 0.46

X(Ок) = n(Ок) / (n(CuSO4) + n(реагировавшего Al) + n(Ок))
= 0.25 моль / (0.15 моль + 0.3 моль + 0.25 моль)
≈ 0.31

Шаг 6: Рассчитаем массовые доли каждого компонента в полученном растворе.

Массовые доли рассчитываются как произведение мольных долей на молярные массы каждого компонента.

m(CuSO4) = X(CuSO4) * M(CuSO4 · 5H2O)
≈ 0.23 * 249.68 г/моль
≈ 57.43 г

m(Al) = X(Al) * M(Al)
≈ 0.46 * 26.98 г/моль
≈ 12.41 г

m(Ок) = X(Ок) * M(Ок)
≈ 0.31 * 55.85 г/моль
≈ 17.29 г

Ответ: Массовые доли веществ в полученном растворе: медный купорос (CuSO4 · 5H2O) - около 57.43%, алюминий (Al) - около 12.41%, железная окалина (Fe) - около 17.29%.