Какова массовая доля магния в сплаве после его растворения в соляной кислоте и прохождения газа через нагретый оксид

Daniil

19

Для решения данной задачи нам необходимо выполнить несколько шагов. Давайте разберемся подробнее.

1. Запишем химические реакции, проходящие в растворах соляной кислоты, оксида меди (II) и оксида фосфора (V).

Реакция растворения магния в соляной кислоте:
\[Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\]

Реакция прохождения газа через оксид меди (II):
\[CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O\]

Реакция прохождения газа через оксид фосфора (V):
\[P_4O_{10} + 6H_2 \rightarrow 4PH_3 + 3H_2O\]

2. Обратим внимание на изменение массы трубки с фосфорным ангидридом. Согласно условию, масса трубки увеличилась на 9 г. Это объясняется образованием фосфина (PH3) в результате реакции прохождения газа через оксид фосфора (V).

3. Определим количество магния, которое растворилось в соляной кислоте. Для этого воспользуемся химическим уравнением реакции:
\[Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\]

Согласно данному уравнению, на 1 моль магния требуется 2 моля соляной кислоты, поэтому мольное соотношение Mg и HCl будет 1 к 2.

4. Поскольку растворение магния протекает пропорционально, можем записать следующее соотношение:
\[\frac{{\text{моль Mg}}}{{\text{моль HCl}}} = \frac{{\text{масса Mg}}}{{\text{масса HCl}}} = \frac{{m(Mg)}}{{M(Mg)}} \cdot \frac{{M(HCl)}}{{m(HCl)}}\]

где \(m(Mg)\) - масса магния, \(M(Mg)\) - молярная масса магния, \(M(HCl)\) - молярная масса соляной кислоты, \(m(HCl)\) - масса соляной кислоты.

5. Далее определим количество магния в сплаве. Пусть \(m(MgAlloy)\) - масса сплава, \(m(Mg)\) - масса магния, \(m(Alloy)\) - масса сплава без магния. Тогда массовая доля магния в сплаве будет равна:
\[\text{Массовая доля Mg} = \frac{{m(Mg)}}{{m(MgAlloy)}} = \frac{{m(Mg)}}{{m(Mg) + m(Alloy)}}\]

6. Из условия задачи известно, что масса трубки с фосфорным ангидридом увеличилась на 9 г после прохождения газа через оксид фосфора (V).

7. Определим количество фосфорного ангидрида, претерпевшего реакцию с водородом:
\[\text{масса фосфорного ангидрида} = m(P_4O_{10}) = m(PH_3) + 9\]

8. Теперь, зная массу фосфорного ангидрида и используя его молярную массу \(M(P_4O_{10})\), определим количество фосфорного ангидрида в молях:
\[\text{моль фосфорного ангидрида} = \frac{{m(P_4O_{10})}}{{M(P_4O_{10})}}\]

9. Наконец, вспомним, что в реакции прохождения газа через оксид фосфора (V) каждый моль фосфорного ангидрида даёт 4 моля фосфина (PH3).

10. Итак, теперь мы имеем все необходимые значения и можем рассчитать массовую долю магния. Подставим полученные значения в формулу для массовой доли:

\[\text{Массовая доля Mg} = \frac{{m(Mg)}}{{m(Mg) + m(Alloy)}}\]

где \(m(Mg)\) - масса магния, \(m(Alloy)\) - масса сплава без магния.

Таким образом, решение задачи подробно разобрано, и массовую долю магния можно рассчитать, используя полученные значения из реакции.

Надеюсь, что подробное объяснение помогло вам понять, как решить данную задачу. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.