Какой состав имела смесь меди, железа и алюминия, которая при обработке 17,4 г концентрированной азотной кислоты

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать знания о химических реакциях и законах сохранения вещества и объема газа. Давайте рассмотрим пошаговое решение.

1. Нам дана смесь, состоящая из меди (Cu), железа (Fe) и алюминия (Al).
Определим молярные массы каждого элемента:
Масса меди (Cu) - 63,55 г/моль
Масса железа (Fe) - 55,85 г/моль
Масса алюминия (Al) - 26,98 г/моль

2. Мы знаем, что обработка смеси азотной кислотой (HNO3) приводит к выделению 4,48 л газа. Используем закон Гей-Люссака о объемах газов, который гласит, что "объемы реагирующих газов и объемы образующихся газов, измеренные при одинаковых условиях (температуре и давлении), соотносятся между собой простыми числами".

3. Так как у нас нет прямой информации о нашей начальной смеси, мы не можем определить точное соотношение между компонентами. Однако, путем использования закона сохранения вещества и закона сохранения объема газа, мы можем определить их отношение.

4. Предположим, что масса смеси на старте равна массе меди (Cu), железа (Fe) и алюминия (Al): \(x\) г.

5. Рассмотрим реакцию с азотной кислотой, которая приводит к выделению газа и окислению металлов:
\(3Cu + 8HNO3 \rightarrow 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O\)
\(3Fe + 8HNO3 \rightarrow 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O\)
\(2Al + 6HNO3 \rightarrow 2Al(NO3)3 + 2NO + 3H2O\)

6. Согласно закону Гей-Люссака, можно сказать, что общий объем генерируемого газа зависит от количества реагирующего металла.
Таким образом, масса металла и объем газа будут прямо пропорциональны, поэтому отношение массы к количеству газа будет постоянным.

7. Масса азотной кислоты, потребовавшейся для выделения 4,48 л газа, равна массе избытка хлороводородной кислоты, потребовавшейся для выделения 8,96 л газа, так как общий объем газа пропорционален общей массе металла.

8. Теперь мы можем установить следующую пропорцию:
\(\frac{{\text{{масса смеси}}}}{{\text{{объем азотной кислоты}}}} = \frac{{\text{{масса смеси}}}}{{\text{{объем хлороводородной кислоты}}}}\)

9. Подставим известные значения в пропорцию и найдем массу смеси.

\(\frac{x}{{4,48}} = \frac{x}{{8,96}}\)

10. Решим пропорцию:

\(8,96 \cdot x = 4,48 \cdot x\)

11. Получаем:

\(8,96 \cdot x - 4,48 \cdot x = 0\)

12. Упростим уравнение:

\(4,48 \cdot x = 0\)

13. Таким образом, получаем, что масса начальной смеси равна нулю. Это означает, что исходная смесь была составлена только из непрореагировавших металлов, то есть меди (Cu), железа (Fe) и алюминия (Al).

Таким образом, ответ на задачу состоит в следующем: смесь состояла только из меди (Cu), железа (Fe) и алюминия (Al), так как масса смеси была равна нулю.