Какова массовая доля алюминия в исходной смеси массой 13,4 г, состоящей из магния алюминия и железа, если в результате

Эта задача может быть решена с помощью метода количественного анализа. Давайте разобьем ее на несколько шагов для лучшего понимания.

Шаг 1: Найдем количество выделившегося газа
Известно, что объем газа составляет 6,72 дм³. Так как объем газа пропорционален количеству вещества по уравнению газового закона, мы можем использовать это для нахождения количества молей выделившегося газа. Обозначим его через \(n\).

Количество молей газа можно найти, используя уравнение газового закона:

\[PV = nRT\]

где:
\(P\) - давление газа,
\(V\) - объем газа,
\(n\) - количество молей газа,
\(R\) - универсальная газовая постоянная (примерное значение 0,0821 атм·л/моль·К),
\(T\) - температура в Кельвинах.

Так как у нас нет информации о давлении и температуре, мы можем считать, что они не меняются во время реакции. Тогда уравнение газового закона можно упростить до:

\[V = nR\]

Мы знаем, что объем составляет 6,72 дм³, а универсальная газовая постоянная \(R\) примерно равна 0,0821 атм·л/моль·К. Подставим эти значения в уравнение и найдем количество молей газа:

\[n = \frac{V}{R}\]

\[n = \frac{6,72}{0,0821} \approx 81,88 \text{ моль}\]

Таким образом, количество молей газа составляет около 81,88 моль.

Шаг 2: Найдем количество молей алюминия (Al) в исходной смеси
Согласно уравнению реакции, гидроксид натрия реагирует с магнием алюминия (Al) по следующей реакции:

\[2Al + 6NaOH \rightarrow 2Na_3AlO_3 + 3H_2\]

Согласно сбалансированному уравнению реакции, коэффициент реакции между алюминием и гидроксидом натрия составляет 2:6, или в простых отношениях - 1:3. Таким образом, количество молей алюминия (Al) будет равно трети количества молей газа:

\[\text{моли Al} = \frac{1}{3} \cdot 81,88 = 27,29 \text{ моль}\]

Шаг 3: Найдем массу алюминия (Al)
Чтобы найти массу алюминия (Al) в исходной смеси, мы должны знать мольную массу алюминия. По таблице молекулярных масс химических элементов, мольная масса алюминия составляет около 26,98 г/моль.

Масса алюминия (Al) будет равна количеству молей алюминия, умноженному на его мольную массу:

\[\text{масса Al} = 27,29 \text{ моль} \cdot 26,98 \text{ г/моль} \approx 736,12 \text{ г}\]

Шаг 4: Найдем массовую долю алюминия (Al)
Наконец, чтобы найти массовую долю алюминия (Al) в исходной смеси, мы можем использовать следующую формулу:

\[\text{массовая доля Al} = \frac{\text{масса Al}}{\text{масса смеси}} \times 100\%\]

Мы знаем, что масса исходной смеси составляет 13,4 г, поэтому:

\[\text{массовая доля Al} = \frac{736,12 \text{ г}}{13,4 \text{ г}} \times 100\% \approx 5484,33\% \approx 5,48\%\]

Таким образом, массовая доля алюминия (Al) в исходной смеси составляет около 5,48\%.