Какова массовая доля (%) меди в смеси алюминиевых и медных опилок при взаимодействии с разбавленной серной кислотой

Андреевна

10

Чтобы решить данную задачу, мы должны использовать стехиометрию химических реакций и принцип сохранения массы.

Первый шаг - определение химической реакции, происходящей между медью и серной кислотой. Из условия задачи следует, что медь окисляется серной кислотой до соли и образует газ. Это можно записать химическим уравнением:

Cu + H2SO4 -> CuSO4 + H2↑

где символ "->" обозначает превращение, стрелка указывает направление превращения, а "↑" обозначает выходящий газ.

Теперь давайте рассмотрим соотношение между объемами газов. Из условия задачи мы знаем, что объем газа составляет 50,4 дм3 (н.у) при обработке смеси опилок с разбавленной серной кислотой, и 16,8 дм3 при обработке той же самой смеси с HNO3 (конц.). Поскольку смесь опилок в обоих случаях одинаковая, отношение объемов газов будет пропорционально молярным соотношениям.

Обозначим количество газа, образующегося в первом случае, как V1, а во втором случае - V2. Следовательно, отношение объемов газов будет:

\(\frac{V1}{V2} = \frac{50,4}{16,8}\)

Теперь мы можем использовать эти объемы газов для определения отношения между массовыми долями меди в смеси опилок до и после реакции.

Предположим, что исходная смесь опилок содержит массу m1 меди и массу m2 алюминия. Тогда массовая доля меди в исходной смеси будет:

\(X_1 = \frac{m1}{m1 + m2} \times 100\%\)

После проведения химической реакции медь превращается в медный сульфат CuSO4, а алюминий не реагирует. Поэтому массовая доля меди в получившейся смеси будет:

\(X_2 = \frac{m(Cu)}{m(Cu) + m(Al)} \times 100\%\)

Мы можем выразить массу меди в обоих случаях через отношение объемов газов:

\(m(Cu) = V1 \times M(Cu) = V2 \times M(H2) \times \frac{M(Cu)}{2 \times M(H2)}\)

где M(Cu) и M(H2) - молярные массы меди и водорода соответственно.

Теперь мы можем подставить выражение для массы меди в формулу \(X_2\):

\(X_2 = \frac{V2 \times M(H2) \times \frac{M(Cu)}{2 \times M(H2)}}{(V1 \times M(Cu) + V2 \times M(H2) \times \frac{M(Cu)}{2 \times M(H2)}} \times 100\%\)

Осталось только подставить известные значения и рассчитать массовую долю меди.

Обратите внимание, что в задаче не указаны значения молярных масс меди и водорода. Пожалуйста, укажите эти значения, и я смогу выполнить конкретные вычисления для данной задачи.