Смесь порошков алюминия и цинка массой 8 г обработали избытком раствора серной кислоты. При этом выделилось 545 мл водорода. Вычислите мольный состав исходной смеси.
С учетом стехиометрии реакции, для выделения 3 молекул водорода нужно 2 моль алюминия и 3 моля цинка. Исходя из этого, рассчитаем мольные доли в исходной смеси:
3Zn + 2Al + 6H2SO4 -> 3ZnSO4 + 3H2 + Al2SO4SO4SO43
Найдем количество вещества, реагирующего с серной кислотой:nH2H2H2 = VH2H2H2 P(T)−P(H2O)P(T) - P(H2O)P(T)−P(H2O) / R</em>TR </em> TR</em>T
nH2H2H2 = 0.545 L 1atm−0.0313atm1 atm - 0.0313 atm1atm−0.0313atm / 0.0821L</em>atm/mol<em>K</em>298K0.0821 L</em>atm/mol<em>K </em> 298 K0.0821L</em>atm/mol<em>K</em>298K ≈ 0.0278 mol
С учетом стехиометрии реакции, для выделения 3 молекул водорода нужно 2 моль алюминия и 3 моля цинка. Исходя из этого, рассчитаем мольные доли в исходной смеси:nZnZnZn = nH2H2H2 3 / 3 = 0.0278 mol
Посчитаем массу цинка и алюминия:nAlAlAl = nH2H2H2 2 / 3 = 0.0185 mol
mZnZnZn = nZnZnZn MZnZnZn = 0.0278 mol 65.38 g/mol = 1.81 g
Таким образом, мольная доля цинка в исходной смеси:mAlAlAl = nAlAlAl MAlAlAl = 0.0185 mol 26.98 g/mol = 0.499 g
XZnZnZn = mZnZnZn / m(Zn)+m(Al)m(Zn) + m(Al)m(Zn)+m(Al) = 1.81 g / 1.81g+0.499g1.81 g + 0.499 g1.81g+0.499g ≈ 0.78
Мольная доля алюминия в исходной смеси:
XAlAlAl = mAlAlAl / m(Zn)+m(Al)m(Zn) + m(Al)m(Zn)+m(Al) = 0.499 g / 1.81g+0.499g1.81 g + 0.499 g1.81g+0.499g ≈ 0.22
Таким образом, мольный состав исходной смеси равен примерно 78% цинка и 22% алюминия.