Каковы массовые доли веществ в конечном растворе, полученном после растворения оксида, полученного сжиганием 4,65

Решение задачи:

1. Рассмотрим первую часть задачи. Нам нужно найти массовые доли веществ в конечном растворе. Для этого сначала найдем массу полученного оксида фосфора. Масса фосфора равна 4,65 г. Поскольку фосфор сжигается в избытке кислорода, можно предположить, что весь фосфор окисляется до фосфатного иона (PO4^3-). Молярная масса оксида фосфора (P2O5) равна 141,94 г/моль. Предположим, что после сжигания образовалось \(x\) г оксида фосфора. Тогда у нас будет следующее уравнение:

\(x / 141.94 = 4.65 / 30.97\)

Решая это уравнение, находим \(x\) ≈ 8.97 грамма.

2. Теперь рассмотрим раствор серной кислоты. Мы имеем 74 мл 10% раствора серной кислоты. По определению 10% раствор содержит 10 г серной кислоты в 100 мл раствора. Масса серной кислоты в данном растворе составляет 10% от 74 мл:

\(10/100 * 74 \approx 7.4\) г

3. Добавим к полученному раствору 61 г 10% раствора силиката натрия. В 10% растворе силиката натрия также содержится 10 г силиката натрия в 100 мл раствора. Масса силиката натрия в данном случае составляет 10% от 61 г:

\(10/100 * 61 \approx 6.1\) г

4. Теперь вычислим состав исходной смеси. Мы знаем, что при обработке исходной смеси раствором KOH при нагревании выделилось 16.8 л (н.у.) газа. Данная реакция соответствует реакции смеси алюминия, кремния и железа с раствором KOH. Будем считать, что все содержащиеся в смеси металлы полностью реагируют и образуют соответствующие гидроксиды. Тогда объем 16.8 л газа (н.у.) будет соответствовать газу метану (CH4), образующемуся при реакции алюминия с раствором KOH.

Для этого используем уравнения реакций:

\(2Al + 2KOH + 6H2O -> 2K[Al(OH)4] + 3H2\)
\(CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O\)

Прореагировав автоматически находим, что для образования каждого газообразного метана требуется 3 объема газа.

Если выделены 16.8 л метана, значит для его образования потребовалось 16.8 / 3 ≈ 5.6 л (н.у.) газа.

5. Затем обработали исходную смесь избытком соляной кислоты и выделилось 13.44 л (н.у.) газа. Данная реакция указывает на образование водорода (H2). Это может быть образцовой реакцией реакции алюминия или кремния с кислотой.

\(2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2\)
\(Si + 2HCl -> SiCl4 + 2H2\)

Известно, что для образования каждого объема водорода требуется 3 объема газа.

Если выделены 13.44 л водорода, значит для его образования потребовалось 13.44 / 3 ≈ 4.48 л (н.у.) газа.

Таким образом, исходная смесь содержит алюминий и кремний.

6. Чтобы найти массовую долю каждого вещества в смеси, нужно рассмотреть массу их соединений. Молярная масса AlCl3 равна 133.34 г/моль, а молярная масса SiCl4 равна 169.90 г/моль. Пусть масса AlCl3 в образовавшемся растворе будет \(m_1\) г, а масса SiCl4 будет \(m_2\) г.

Решим систему уравнений:

\(\frac{m_1}{133.34} + \frac{m_2}{169.90} = 5.60\)
\(\frac{m_1}{133.34} + \frac{m_2}{169.90} = 4.48\)

Решая эту систему уравнений, находим массы AlCl3 ≈ 2.37 г и SiCl4 ≈ 3.11 г.

Теперь, чтобы найти массовые доли каждого вещества в исходной смеси, нужно поделить массу каждого вещества на общую массу исходной смеси и умножить на 100%:

\(\text{Массовая доля алюминия} = \frac{2.37}{20.7} \times 100\% \approx 11.45\% \)
\(\text{Массовая доля кремния} = \frac{3.11}{20.7} \times 100\% \approx 15.01\% \)
\(\text{Массовая доля железа} = 100\% - \text{Массовая доля алюминия} - \text{Массовая доля кремния}\)
\(\text{Массовая доля железа} = 100\% - 11.45\% - 15.01\% \approx 73.54\% \)

Таким образом, исходная смесь содержит примерно 11.45% алюминия, 15.01% кремния и 73.54% железа.