Какова массовая доля меди в смеси алюминия и меди, которая составляет 5 грамм и обработана раствором едкого натра

Для решения данной задачи нам необходимо использовать знания о реакциях металлов с кислотами и уравнениях химических реакций.

Первым шагом определим уравнение реакции между медью и едким натром. Известно, что при взаимодействии меди с раствором едкого натра образуется раствор сульфата меди и выделяется газ водород:

\[Cu + 2HNO_3 \rightarrow CuSO_4 + 2NO_2 + 2H_2O\]

Зная объем выделившегося газа водорода равным 2,24 литра и имея уравнение реакции, мы можем определить количество меди, которая принимала участие в реакции.

Обратимся к уравнению реакции: одна молекула меди (Cu) реагирует с двумя молекулами едкого натра (HNO3).
Следовательно, соотношение между мольной долей меди и едкого натра будет 1:2.

Теперь перейдем к расчету молей выделившегося газа водорода.
Из уравнения реакции видно, что каждая молекула едкого натра (HNO3) в реакции даёт две молекулы газа водорода (H2).
То есть мольная доля выделившегося газа водорода будет в два раза превышать мольную долю едкого натра.

Таким образом, для расчетных целей, можно считать, что объем газа водорода (2,24 л) соответствует 4 молям едкого натра (HNO3).

Теперь мы можем рассчитать массу меди в исходной смеси.
Изначально имеется смесь алюминия и меди массой 5 грамм. Пусть масса меди будет \(m_1\) грамм, тогда масса алюминия будет \(m_2 = 5 - m_1\) грамм.

Чтобы найти массовую долю меди, мы должны определить, сколько граммов меди содержится во всей смеси.

Мольная масса меди (Cu) равна 63,55 г/моль, поэтому количество молей меди в смеси можно найти по формуле:

\[n_1 = \frac{{m_1}}{{M_1}}\]

где \(n_1\) - количество молей меди, \(m_1\) - масса меди, \(M_1\) - мольная масса меди.

Аналогично можно определить количество молей алюминия:

\[n_2 = \frac{{m_2}}{{M_2}}\]

где \(n_2\) - количество молей алюминия, \(m_2\) - масса алюминия, \(M_2\) - мольная масса алюминия.

Зная соотношение между количеством молей меди и едкого натра, которое равно 1:2, можно записать следующие уравнения:

\[n_1 = 2 \cdot n_{\text{HNO}_3}\]

\[n_2 = 8 \cdot n_{\text{HNO}_3}\]

где \(n_{\text{HNO}_3}\) - количество молей едкого натра.

Теперь используем объем газа водорода, чтобы выразить количество молей едкого натра:

\[n_{\text{HNO}_3} = \frac{{\text{объем газа}}}{{\text{мольный объем газа}}}\]

Мольный объем газа при нормальных условиях составляет 22,4 литра.

\[n_{\text{HNO}_3} = \frac{{2,24}}{{22,4}} = 0,1 \text{ моль}\]

Теперь подставим значения в соотношения между количеством молей меди и алюминия и найдем количество молей меди и алюминия:

\[n_1 = 2 \cdot n_{\text{HNO}_3} = 2 \cdot 0,1 = 0,2 \text{ моль}\]

\[n_2 = 8 \cdot n_{\text{HNO}_3} = 8 \cdot 0,1 = 0,8 \text{ моль}\]

Теперь можем найти массу меди и алюминия:

\[m_1 = n_1 \cdot M_1 = 0,2 \cdot 63,55 = 12,71 \text{ г}\]

\[m_2 = n_2 \cdot M_2 = 0,8 \cdot 26,98 = 21,58 \text{ г}\]

Таким образом, мы установили, что масса меди в смеси составляет 12,71 г, а масса алюминия равна 21,58 г.

Для определения массовой доли меди в смеси, нам необходимо разделить массу меди на общую массу смеси и умножить результат на 100%:

\[ \text{Массовая доля меди} = \frac{{m_1}}{{m_1 + m_2}} \cdot 100\% = \frac{{12,71}}{{12,71 + 21,58}} \cdot 100\% = \frac{{12,71}}{{34,29}} \cdot 100\% \approx 37,07\% \]

Таким образом, массовая доля меди в смеси алюминия и меди составляет около 37,07%.