5. Смесь железа и меди массой 20 г обработали избытком разбавленной серной кислоты. При этом выделился газ объемом 5,6 л (н. у.). Определите массовую долю (%) меди в исходной смеси.

Question

Вопрос:

Accepted Answer

Дано:
m(смеси) = 20 г
V(газа) = 5,6 л (н. у.)
----------------------
Найти: ω(Cu)

1. Запишем уравнение реакции:

Из смеси с разбавленной серной кислотой реагирует только железо:

\( Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ \uparrow \)

Медь (Cu) не реагирует с разбавленной серной кислотой.

2. Определим количество выделившегося водорода:

Молярный объем газа при н. у. V<0xE2><0x82><0x98> = 22,4 л/моль.

n(H₂) = \( \frac{V(H₂)}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль} \)

3. Определим массу железа, вступившего в реакцию:

Согласно уравнению реакции, 1 моль Fe выделяет 1 моль H₂. Следовательно, количество железа равно количеству водорода:

n(Fe) = n(H₂) = 0,25 моль.

Молярная масса железа M(Fe) = 56 г/моль.

m(Fe) = n(Fe) × M(Fe) = 0,25 моль × 56 г/моль = 14 г.

4. Определим массу меди в исходной смеси:

m(Cu) = m(смеси) - m(Fe) = 20 г - 14 г = 6 г.

5. Определим массовую долю меди в исходной смеси:

ω(Cu) = \( \frac{m(Cu)}{m(смеси)} \times 100\% = \frac{6 \text{ г}}{20 \text{ г}} \times 100\% = 30\% \)

Ответ: 30%