Question

40 г смеси оксида железа (III) и оксида меди (II) смешали с алюминием и нагрели. Половину образовавшейся массы растворили в избытке

Answer 1

1) Записываем уравнения химических реакций:
Fe2O3 + 2 Al -> Al2O3 + 2 Fe (1)
3 CuO + 2 Al -> Al2O3 + 3 Cu (2)
Из всех исходных веществ и продуктов реакций со щелочью с выделением газа реагирует только алюминий, следовательно, он был в избытке и остался после окончания первых двух реакций.
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O ® Na[Al(OH)4] + 3 H2 ­ (3)
C соляной кислотой с выделением газа реагируют и алюминий и железо:
2 Al + 6 HCl ® 2 AlCl3 + 3 H2 ­ (4)
Fe + 2 HCl ® FeCl2 + H2 ­ (5)
2) По количеству водорода, выделившегося в результате реакции (3) определяем кличество алюминия, оставшегося после первых двух реакций:
n(Н2 из третьей реакции) = 1,68 / 22,4 = 0,075 моль. n(Al в третьей реакции) = 0,075
2ּ / 3 = 0,05 моль.
Поскольку щелочью обрабатывали только половину реакционной смеси, n(Al оставшегося после первых двух реакций) = 0,05ּ 2 = 0,1 моль.
3) По количеству водорода, выделившегося в результате реакций (4) и (5) определяем количество железа и массу оксида железа (III) в исходной смеси:
n(Н2 из четвертой и пятой реакций) = 3,92 / 22,4 = 0,175 моль.
Так как в реакциях (3) и (4) участвует одинаковое количество алюминия, n(Н2 из четвертой реакции) = 0,075 моль. n(Н2 из пятой реакции) = 0,175 – 0,075 = 0,1 моль.
n(Fe в пятой реакции) = 0,1 моль. n(Fe образовавшегося в первой реакции) = 0,1ּ 2 = 0,2 моль.
n(Fe2O3) = 0,2 / 2 = 0,1 моль. m(Fe2O3) = 0,1ּ 160 = 16 г.
4) Определяем массу и количество вещества оксида меди:
m(CuO) = 40 – 16 = 24 г. n(CuO) = 24 / 80 = 0,3 моль.
5) Рассчитываем массу взятого алюминия и определяем его массовую долю в смеси с оксидами:
n(Al в первой реакции) = 2ּ n(Fe2O3) = 2ּ 0,1 = 0,2 моль.
n(Al во второй реакции) = 2ּ n(CuO) / 3 = 2ּ 0,3 / 3 = 0,2 моль.
Общее количество исходного алюминия = n(Al в первой реакции) + n(Al во второй реакции) + n(Al оставшегося после первых двух реакций) = 0,2 + 0,2 + 0,1 = 0,5 моль.
m(Al) = 0,5ּ 27 = 13,5 г. m(смеси оксидов с алюминием) = 40 + 13,5 = 53,5 г
w(Al) = 13,5 / 53,5 = 0,2523.
Ответ: w(Al) = 25,23 %.