7. Смесь оксидов алюминия и железа(III) общей массой 42,2 г обработали избытком водорода и получили воду массой 10,8 г. Найдите массовую долю простого вещества в образовавшемся…

Для решения данной задачи сначала проанализируем, что происходит в процессе реакции и как найти массовую долю простого вещества в образовавшемся твердом остатке.

Шаг 1: Понять суть задачи

В задаче указано, что у нас есть смесь оксидов алюминия (Al₂O₃) и железа(III) (Fe₂O₃) общей массой 42,2 г, которая была обработана водородом. В результате реакции образовалась вода (H₂O) массой 10,8 г. Важно выяснить, сколько вещества осталось в твердом остатке после реакции.

Шаг 2: Записать реакции

На первом этапе необходимо учесть реакции, которые происходят с оксидами:

1. Реакция оксида алюминия (Al₂O₃) с водородом: \[ Al₂O₃ + 3H₂ \rightarrow 2Al + 3H₂O \]

2. Реакция оксида железа(III) (Fe₂O₃) с водородом: \[ Fe₂O₃ + 3H₂ \rightarrow 2Fe + 3H₂O \]

Шаг 3: Найти количество вещества воды

Чтобы найти, сколько было воды, вспомним, что из таблицы Менделеева для воды:

• Молярная масса воды (H₂O) = 18 г/моль

Количество вещества (n) воды: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{10,8 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,6 \text{ моль} \]

Шаг 4: Найти количество водорода

Каждая реакция зависит от стехиометрии. Из таблицы видно, что на одну моль воды нужно 1/3 моль оксида (Al₂O₃ или Fe₂O₃).

Восстановление:

1. Для Al₂O₃:

   • 1 моль Al₂O₃ + 3 моль H₂ → 3 моль H₂O.
   • 0,6 моль H₂O → 0,2 моль Al₂O₃

2. То же для Fe₂O₃:

   • 1 моль Fe₂O₃ + 3 моль H₂ → 3 моль H₂O.
   • 0,6 моль H₂O → 0,2 моль Fe₂O₃

Таким образом, у нас недостаточно данных, чтобы определить, сколько именно оксидов было в смеси, не зная их массовые доли. Мы продолжим с учетом того, что в реакции образуется только Al и Fe, и все оксиды были полностью восстановлены.

Шаг 5: Определить массу твердых остатков

Общая масса оксидов = 42,2 г Масса образовавшейся воды = 10,8 г

Твердый остаток будет массой: \[ m_{\text{остатка}} = m_{\text{оксиды}} - m_{\text{вода}} = 42,2 \text{ г} - 10,8 \text{ г} = 31,4 \text{ г} \]

Шаг 6: Найти массовую долю простых веществ

Теперь ищем массовую долю простых веществ в твердом остатке. Сначала определим массу простых веществ (Al и Fe), которые образовались в процессе.

Поскольку каждая из реакций производит определенное количество металлов, нам нужно найти общий вес этих металлов в массиве.

Суммарная масса алюминия и железа: Каждый из этих металлов будет в твердом остатке, и их можно представить в соотношении общего количества остатков, если примем, что 100% твердого остатка — это Fe и Al.

Шаг 7: Массовая доля

Простое вещество в остатке: \[ \text{Массовая доля} = \frac{\text{м масса Al + масса Fe}}{30.4 \text{ г}} \cdot 100\% \]

Если накинуть что масса двух элементов равномерно распределена, мы подсчитаем, что:

• Например, пусть 15.7 г было Al, и 15.7г - Fe - будет массовая доля Al (или Fe): \[ \text{Массовая доля Al} = \frac{15,7}{31,4} \cdot 100 \% = 50\% \] \[ \text{Массовая доля Fe} = \frac{15,7}{31,4} \cdot 100 \% = 50\% \]

Ответ

Таким образом, массовая доля простого вещества (Al и Fe) в образовавшемся твердом остатке составляет 100%.