4. 6 г смеси порошков меди и алюминия поместили в избыток соляной кислоты. При этом выделилось 2,8 л водорода (н. у.). Рассчитайте массовую долю (%) алюминия в смеси.

Решение:

1. Определение реагирующих веществ:

В смеси присутствуют медь (Cu) и алюминий (Al). Соляная кислота (HCl) является сильной кислотой. Алюминий — активный металл, который реагирует с HCl. Медь — менее активный металл, который с HCl не реагирует (она стоит после водорода в ряду активности металлов).

Следовательно, в реакции с HCl будет участвовать только алюминий.

2. Уравнение реакции:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

3. Расчет количества вещества водорода:

Дано: V(H₂) = 2,8 л (н.у.)

Молярный объем газов при н.у. (нормальных условиях) равен 22,4 л/моль.

Количество вещества водорода (n(H₂)) = V(H₂) / V_m

n(H₂) = 2,8 л / 22,4 л/моль = 0,125 моль

4. Расчет количества вещества алюминия:

По уравнению реакции, из 2 моль Al образуется 3 моль H₂. Следовательно, соотношение между Al и H₂ составляет 2:3.

n(Al) = (n(H₂) * 2) / 3

n(Al) = (0,125 моль * 2) / 3 = 0,25 / 3 ≈ 0,0833 моль

5. Расчет массы алюминия:

Молярная масса алюминия (M(Al)) = 27 г/моль.

Масса алюминия (m(Al)) = n(Al) * M(Al)

m(Al) = 0,0833 моль * 27 г/моль ≈ 2,25 г

6. Расчет массовой доли алюминия в смеси:

Общая масса смеси (m_смеси) = 6 г.

Массовая доля алюминия (ω(Al)) = (m(Al) / m_смеси) * 100%

ω(Al) = (2,25 г / 6 г) * 100% = 0,375 * 100% = 37,5%

Ответ: Массовая доля алюминия в смеси составляет 37,5%.