Какова массовая доля чистого магния в данном техническом образце, если при взаимодействии 10 г технического магния

Solnechnyy_Briz_9117

25

Чтобы решить эту задачу, мы сначала должны выяснить, сколько молей водорода было выделено при взаимодействии соли с магнием, затем установить соотношение между магнием и водородом, и, наконец, вычислить массовую долю магния в образце. Давайте начнем!

Шаг 1: Вычисление количества молей водорода
Мы знаем, что объем водорода, выделенного при реакции, составляет 6.72 л. Однако, чтобы использовать это значение, нам нужно перевести его в количество молей. Для этого мы воспользуемся уравнением идеального газа.

Уравнение идеального газа:
\[PV = nRT\]

Где:
P - давление газа (можем считать, что 1 атмосфера)
V - объем газа (6.72 л)
n - количество молей газа (что мы и хотим найти)
R - универсальная газовая постоянная (\(0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1}\))
T - температура в Кельвинах

Мы можем преобразовать это уравнение для нахождения количества молей:
\[n = \frac{{PV}}{{RT}}\]
Переведем объем в литрах в моль:

\[n = \frac{{1 \, \text{атм} \cdot 6.72 \, \text{л}}}{{0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1} \cdot 298 \, \text{K}}}\]

После вычислений получим приблизительное значение количества молей водорода.

Шаг 2: Установление соотношения между магнием и водородом
Теперь нам нужно установить соотношение между количеством молей магния и водорода. Для этого мы обратимся к уравнению химической реакции. Известно, что при взаимодействии 1 моль магния с избытком соляной кислоты образуется 1 моль водорода.

Шаг 3: Вычисление массовой доли магния
Теперь, когда у нас есть количество молей водорода и соотношение между магнием и водородом, мы можем вычислить массовую долю магния в данном образце.

Массовая доля магния (\(X\)) определяется как отношение массы магния (\(m\)) к массе образца (\(M\)):

\[X = \frac{m}{M} \cdot 100\%\]

Мы можем использовать соотношение количества молей магния к количеству молей водорода для вычисления массовой доли магния:

\[\frac{m_{\text{магния}}}{M_{\text{магния}}} = \frac{n_{\text{магния}}}{n_{\text{водорода}}}\]

Однако, чтобы использовать это соотношение, нам нужно знать молярные массы магния и водорода.

Молярная масса магния (\(M_{\text{магния}}\)) равна 24.31 г/моль, а молярная масса водорода (\(M_{\text{водорода}}\)) равна 1.01 г/моль.

Заменим соотношение количества молей магния и водорода в уравнении и решим его относительно \(m_{\text{магния}}\):

\[m_{\text{магния}} = \frac{n_{\text{магния}}}{n_{\text{водорода}}} \cdot M_{\text{магния}} \cdot M_{\text{водорода}}\]

Теперь мы можем вычислить массовую долю магния:

\[X = \frac{m_{\text{магния}}}{M_{\text{образца}}} \cdot 100\%\]

Таким образом, будем решать поэтапно. Первым шагом будет расчет количества молей водорода при взаимодействии 10 г технического магния с избытком соляной кислоты.