Определите процентный состав сплава алюминия и меди, если при взаимодействии 10 г этого сплава с избыточным количеством соляной кислоты получено 6,72 л водорода.

Дано:

• Масса сплава алюминия и меди: $m_{\text{сплава}}=10$ г.

• Объём выделившегося водорода: $V(H_2)=6{,}72$ л.

• Соляная кислота взята в избытке.

Найти: массовые доли алюминия и меди в сплаве, выраженные в процентах.

Решение

1. Запишем уравнение химической реакции.

Алюминий реагирует с соляной кислотой с выделением водорода, а медь с соляной кислотой не реагирует, так как находится в ряду активности металлов после водорода.

Уравнение реакции:

Таким образом, весь выделившийся водород образовался в результате взаимодействия алюминия с соляной кислотой.

2. Найдём количество вещества выделившегося водорода.

При нормальных условиях молярный объём газа составляет 22,4 л/моль.

Используем формулу:

Подставляем значения:

3. Определим количество вещества алюминия.

Из уравнения реакции видно, что из 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода.

Составим пропорцию:

Отсюда:

4. Вычислим массу алюминия в сплаве.

Молярная масса алюминия равна 27 г/моль.

Используем формулу:

5. Найдём массу меди в сплаве.

Поскольку сплав состоит только из алюминия и меди, масса меди равна разности между общей массой сплава и массой алюминия:

6. Рассчитаем массовые доли металлов в процентах.

Массовая доля вещества определяется по формуле:

Массовая доля алюминия:

Массовая доля меди:

7. Проверим результат.

Сумма массовых долей компонентов должна составлять 100%:

Следовательно, расчёты выполнены правильно.

Ответ:

Процентный состав сплава:

• Алюминий (Al) — 54%.

• Медь (Cu) — 46%.