Смесь порошков алюминия и цинка массой 8 г обработали избытком раствора серной кислоты. При этом выделилось 545 мл водорода. Вычислите мольный состав исходной смеси.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Сначала запишем уравнение химической реакции:

3Zn + 2Al + 6H2SO4 -> 3ZnSO4 + 3H2 + Al2(SO4)3

Найдем количество вещества, реагирующего с серной кислотой:

n(H2) = V(H2) (P(T) - P(H2O)) / (R T)

n(H2) = 0.545 L (1 atm - 0.0313 atm) / (0.0821 Latm/molK 298 K) ≈ 0.0278 mol

С учетом стехиометрии реакции, для выделения 3 молекул водорода нужно 2 моль алюминия и 3 моля цинка. Исходя из этого, рассчитаем мольные доли в исходной смеси:

n(Zn) = n(H2) 3 / 3 = 0.0278 mol
n(Al) = n(H2) 2 / 3 = 0.0185 mol

Посчитаем массу цинка и алюминия:

m(Zn) = n(Zn) M(Zn) = 0.0278 mol 65.38 g/mol = 1.81 g
m(Al) = n(Al) M(Al) = 0.0185 mol 26.98 g/mol = 0.499 g

Таким образом, мольная доля цинка в исходной смеси:

X(Zn) = m(Zn) / (m(Zn) + m(Al)) = 1.81 g / (1.81 g + 0.499 g) ≈ 0.78

Мольная доля алюминия в исходной смеси:

X(Al) = m(Al) / (m(Zn) + m(Al)) = 0.499 g / (1.81 g + 0.499 g) ≈ 0.22

Таким образом, мольный состав исходной смеси равен примерно 78% цинка и 22% алюминия.