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 твердом остатке.

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%.