Номер 4, страница 32 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Дано:

$m_{сплава} = 1 \text{ г}$

$m_{остатка}(H_2SO_4) = 0,025 \text{ г}$

$\omega_{раств.}(\text{щелочь}) = 45 \% = 0,45$

Сплав: Cu, Zn, Al

Найти:

$\omega(Cu) - ?$

$\omega(Zn) - ?$

$\omega(Al) - ?$

Решение:

1. Алюминиевая латунь представляет собой сплав меди (Cu), цинка (Zn) и алюминия (Al). Для определения состава сплава проведено два эксперимента.

2. Рассмотрим второй эксперимент: обработку навески сплава концентрированным раствором щелочи. Из трех металлов, входящих в состав сплава, с растворами щелочей реагируют только амфотерные металлы — цинк и алюминий. Медь со щелочами не взаимодействует.

Уравнения реакций:

$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

$Zn + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

Согласно условию, в растворе щелочи растворилось 45 % массы образца. Это означает, что суммарная масса алюминия и цинка составляет 45 % от массы сплава.

Найдем массу растворившейся части (Al и Zn):

$m(Al + Zn) = m_{сплава} \times \omega_{раств.} = 1 \text{ г} \times 0,45 = 0,45 \text{ г}$

Оставшаяся нерастворившаяся часть сплава — это медь. Найдем ее массу:

$m(Cu) = m_{сплава} - m(Al + Zn) = 1 \text{ г} - 0,45 \text{ г} = 0,55 \text{ г}$

3. Теперь рассмотрим первый эксперимент: обработку навески сплава концентрированной серной кислотой. Концентрированная $H_2SO_4$ является сильным окислителем и реагирует с цинком и медью:

$Zn + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow ZnSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

$Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

Алюминий пассивируется в холодной концентрированной серной кислоте, то есть покрывается прочной оксидной пленкой, которая препятствует дальнейшей реакции. Поэтому нерастворившийся остаток массой 0,025 г представляет собой алюминий.

$m(Al) = 0,025 \text{ г}$

4. Зная суммарную массу алюминия и цинка, а также массу алюминия, найдем массу цинка:

$m(Zn) = m(Al + Zn) - m(Al) = 0,45 \text{ г} - 0,025 \text{ г} = 0,425 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовые доли компонентов в сплаве по формуле $\omega = \frac{m_{компонента}}{m_{сплава}} \times 100\%$

Массовая доля меди:

$\omega(Cu) = \frac{0,55 \text{ г}}{1 \text{ г}} \times 100\% = 55 \%$

Массовая доля алюминия:

$\omega(Al) = \frac{0,025 \text{ г}}{1 \text{ г}} \times 100\% = 2,5 \%$

Массовая доля цинка:

$\omega(Zn) = \frac{0,425 \text{ г}}{1 \text{ г}} \times 100\% = 42,5 \%$

Проверка: $55\% + 2,5\% + 42,5\% = 100\%$.

Ответ:

Массовые доли компонентов в сплаве алюминиевой латуни составляют: $\omega(Cu) = 55\%$; $\omega(Zn) = 42,5\%$; $\omega(Al) = 2,5\%$.