При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа Определить массовые доли металлов в смеси

Задача заключается в определении массовых долей меди и железа в смеси, если при реакции смеси с избытком соляной кислоты выделилось 5,6 литра газа. Давайте разберемся шаг за шагом.

1. Напишем уравнение реакции.

Медь и железо реагируют с соляной кислотой следующим образом:

• Реакция меди:

  $$Cu + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2$$

• Реакция железа:

  $$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$$

Из уравнений видно, что при реакции одного моля меди или одного моля железа выделяется один моль водорода ($H_2$).

2. Молекулярная масса водорода и объем газа.

Нам известно, что при нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 литра. Таким образом, 5,6 литра газа соответствуют:

Это значит, что в реакции выделилось 0,25 моль водорода.

3. Определим молекулы меди и железа, реагировавшие с кислотой.

Из уравнений реакций видно, что на 1 моль меди или железа выделяется 1 моль водорода. Следовательно, 0,25 моль водорода могло быть выделено как из меди, так и из железа.

Пусть масса меди в смеси составляет $m_{Cu}$, а масса железа — $m_{Fe}$. Тогда:

• Молекула меди $Cu$ имеет молекулярную массу 63,5 г/моль.
• Молекула железа $Fe$ имеет молекулярную массу 56 г/моль.

Молекулы меди и железа, реагировавшие с кислотой, образуют 0,25 моль водорода. Обозначим:

• $x$ — количество моль меди в смеси.
• $y$ — количество моль железа в смеси.

Тогда из уравнений реакции:

(потому что из $x$ моль меди и $y$ моль железа выделится 0,25 моль водорода).

Теперь, выражаем массу металлов через количество вещества:

• Масса меди: $m_{Cu} = x \cdot 63,5$.
• Масса железа: $m_{Fe} = y \cdot 56$.

Итак, общая масса смеси равна 20 г:

4. Решение системы уравнений.

Теперь у нас есть система двух уравнений:

1. $x + y = 0,25$
2. $x \cdot 63,5 + y \cdot 56 = 20$

Из первого уравнения выразим $y$:

Подставим это во второе уравнение:

Раскроем скобки:

Упростим:

Теперь решим для $x$:

Таким образом, $x = 0,8$ моль меди. Теперь найдем $y$:

**Решение требует коррекции