Рубин представляет собой Кристалл корунда и имеет простейшую формулу алюминий 2о3 в котором некоторое количество атомов алюминия замещено на атомы хрома определите массу оксида…

Для решения данной задачи сначала нужно выразить нужные величины через известные данные и применить пропорции. Давайте разберем её шаг за шагом.

Дано:

1. Формула корунда: \( \text{Al}_2\text{O}_3 \).
2. Масса образца корунда: 18 карат.
3. Масса одного карата: 0.2 г.
4. Соотношение атомов алюминия и хрома: 97 к 3.

Решение:

1. Переведем массу корунда в граммы: \[ \text{Масса корунда (г)} = 18 \, \text{карат} \times 0.2 \, \text{г/карат} = 3.6 \, \text{г} \]

2. Определим количество атомов алюминия: В формуле \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) содержится 2 атома алюминия. Для получения соотношения алюминия и хрома, обозначим количество атомов хрома через \( x \). Тогда количество атомов алюминия будет равным \( 97 \) по отношению к \( 3 \), то есть: \[ \frac{\text{Количество атомов Al}}{\text{Количество атомов Cr}} = \frac{97}{3} \] Таким образом, количество атомов алюминия \( n_{Al} \) и хрома \( n_{Cr} \) можно обозначить через \( x \): \[ n_{Al} = \frac{97}{3} x \]

   Для общего количества атомов в корунде: \[ n_{Al} + n_{Cr} = \frac{97}{3} x + x = \frac{100}{3} x \]

3. Умножим на количество молей: Определим количество молей \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) в 3.6 г: Молярная масса \( \text{Al}_2\text{O}_3 \): \[ 2 \times 27 \, \text{г/моль} + 3 \times 16 \, \text{г/моль} = 54 + 48 = 102 \, \text{г/моль} \]

   Теперь, рассчитываем количество молей корунда: \[ n = \frac{3.6 \, \text{г}}{102 \, \text{г/моль}} \approx 0.03529 \, \text{моль} \]

4. Определим количество алюминия: В 1 моле \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) 2 моля алюминия, следовательно: \[ n_{Al} = 0.03529 \, \text{моль} \times 2 \approx 0.07059 \, \text{моль} \]

5. Рассчитаем, сколько атомов хрома нужно добавить: По соотношению, общее количество хрома будет: \[ n_{Cr} = \frac{3}{97} n_{Al} \approx \frac{3}{97} \times 0.07059 \approx 0.002186 \, \text{моль} \]

6. Найдем массу оксида хрома: Молярная масса \( \text{Cr}_2\text{O}_3 \): \[ 2 \times 52 + 3 \times 16 = 104 + 48 = 152 \, \text{г/моль} \]

   Масса оксида хрома: \[ m_{Cr_2O_3} = n_{Cr} \times \text{Молярная масса} = 0.002186 \, \text{моль} \times 152 \, \text{г/моль} \approx 0.331 \, \text{г} \]

7. Переведем массу в миллиграммы: \[ m_{Cr_2O_3} \approx 0.331 \, \text{г} \times 1000 \, \text{мг/г} \approx 331 \, \text{мг} \]

Ответ:

Необходимо сплавить около 331 миллиграммов оксида хрома с образцом корунда для получения искусственного рубина.