Treść zadania:

Przygotowano dwa zestawy laboratoryjne umożliwiające pomiar objętości gazu wydzielonego w reakcji metali z kwasem solnym. W kolbie jednego zestawu umieszczono próbkę mieszaniny wiórków magnezu i miedzi w stosunku molowym 8 : 3, a w kolbie drugiego zestawu – próbkę o takiej samej masie, ale złożoną z wiórków glinu i srebra. Do kolb wprowadzono nadmiar kwasu solnego i stwierdzono, że objętość wydzielonego gazu była taka sama w obu zestawach.

Oblicz zawartość glinu w % masowych w mieszaninie wiórków użytej w doświadczeniu. Przyjmij wartości mas molowych:

M_Mg = 24 g/mol, M_Cu = 64 g/mol, M_Al = 27 g/mol, M_Ag = 108 g/mol.

---

Rozwiązanie:

Wiemy, że w jednej próbce mieszaniny, magnez i miedź występowała w stosunku molowym 8:3. Na tej podstawie możemy przyjąć, że nasza mieszanina zawierała 8 moli magnezu i 3 mole miedzi. Obliczamy masę takiej próbki:

$m_{\text{Mg/Cu}}=8mol\cdot 24\frac{g}{mol}+3mol\cdot 64\frac{g}{mol}=384g$  

Do próbki z magnezem i miedzią dodano nadmiar kwasu solnego. Na podstawie szeregu elektrochemicznego metali wiemy, że z kwasem reaguje tylko magnez zgodnie z równaniem:

$Mg+2HCl\to MgC{l}_2+H_2\uparrow$  

W wyniku reakcji wydziela się gaz - wodór. Zgodnie ze stechiometrią reakcji widzimy, że z 1 mola magnezu powstaje 1 mol wodoru. Jeżeli w reakcji brało udział 8 moli magnezu to powstało 8 moli wodoru. 

Zgodnie z treścią zadania druga próbka zawierająca glin i srebro i miała taką samą masę jak próbka magnezu i miedzi oraz w reakcji z kwasem wydzieliła taką samą objętość wodoru (czyli również taką samą liczbę moli). Więc w wyniku tej reakcji powstało 8 moli wodoru.

Na podstawie szeregu elektrochemicznego metali wiemy, że z kwasem tym razem reaguje tylko glin zgodnie z równaniem:

$2Al+6HCl\to 2AlC{l}_3+3H_2\uparrow$  

Obliczamy, ile glinu musiało brać udział w reakcji, aby powstało 8 moli wodoru:

$2\cdot 27gAl-3mol{H}_2$  

$x-8mol{H}_2$  

$x=\frac{2\cdot 27g\cdot 8mol}{3mol}=144g$  

Obliczamy procentową zawartość glinu w próbce:

$\%Al=\frac{144g}{384g}\cdot 100\%=37,5\%$  

Odpowiedź: Mieszanina wiórków zawierała 37,5% masowych glinu.