Задание 5. Решите задачу. Сплав массой 21,6 г, состоящий из меди и алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился водород объемом 6,72 л (н.у.). Вычислите массовые доли (в процентах) меди и алюминия.

Рассмотрим реакцию взаимодействия алюминия с соляной кислотой:

$$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$$

Медь с соляной кислотой не реагирует.

1. Найдем количество вещества выделившегося водорода:

$$n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{6.72 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.3 \text{ моль}$$

2. Найдем количество вещества алюминия, прореагировавшего с соляной кислотой:

Из уравнения реакции видно, что на 3 моль водорода приходится 2 моль алюминия.

$$n(Al) = \frac{2}{3} n(H_2) = \frac{2}{3} \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$$

3. Найдем массу алюминия:

$$m(Al) = n(Al) \cdot M(Al) = 0.2 \text{ моль} \cdot 27 \text{ г/моль} = 5.4 \text{ г}$$

4. Найдем массу меди:

$$m(Cu) = m(\text{сплава}) - m(Al) = 21.6 \text{ г} - 5.4 \text{ г} = 16.2 \text{ г}$$

5. Найдем массовые доли меди и алюминия в сплаве:

$$\omega(Al) = \frac{m(Al)}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{5.4 \text{ г}}{21.6 \text{ г}} \cdot 100\% = 25\%$$

$$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{16.2 \text{ г}}{21.6 \text{ г}} \cdot 100\% = 75\%$$

Ответ: Массовая доля алюминия 25%, массовая доля меди 75%.