Давайте по шагам разберём задачу и найдём, какой металл X входил в состав этого сплава.
Дано:
- В сплаве на каждый атом металла X приходится 3 атома меди.
- Массовая доля X в сплаве — 23,5 %.
- Сплав напоминает мельхиор (ювелирный сплав, содержащий Никель и Цинк).
- Состав сплава: атомное отношение X к меди = 1 : 3.
Шаг 1. Определим отношение количеств атомов
- Отношение атомов: \( N_X : N_{Cu} = 1 : 3 \).
Шаг 2. Найдём массовое содержание
Массовая доля X составляет 23,5%. Тогда массовая доля меди — 76,5% (100% - 23,5%).
Обозначим:
- Масса атома X — \( m_X \),
- Масса атома меди — \( m_{Cu} \),
- Количество атомов X — \( N_X = 1 \),
- Количество атомов меди — \( N_{Cu} = 3 \),
Тогда:
\[ \text{Масса сплава} = m_X \times N_X + m_{Cu} \times N_{Cu} \] \[ M_{сплава} = m_X + 3 m_{Cu} \]
Массовая доля X: \[ w_X = \frac{m_X}{m_X + 3 m_{Cu}} = 0.235 \]
Массовая доля меди: \[ w_{Cu} = \frac{3 m_{Cu}}{m_X + 3 m_{Cu}} = 0.765 \]
Шаг 3. Выразим отношения масс
Из первого уравнения:
\[ m_X = 0.235 (m_X + 3 m_{Cu}) \] \[ m_X = 0.235 m_X + 0.705 m_{Cu} \]
Перенесём все в одну сторону:
\[ m_X - 0.235 m_X = 0.705 m_{Cu} \] \[ 0.765 m_X = 0.705 m_{Cu} \] \[ \frac{m_X}{m_{Cu}} = \frac{0.705}{0.765} \approx 0.9216 \]
Это отношение масс атомов X к меди.
Шаг 4. Определим атомные массы и сравним со способностью входить в состав мельхиора
Теперь найдём отношение атомных масс X к меди на основе этого отношения.
Атомные массы:
| Металл | Атомная масса (г/моль) |
|---|---|
| Al | 27 |
| Ti | 48 |
| Ni | 59 |
| Fe | 56 |
Пусть \( m_X \) и \( m_{Cu} \) — атомные массы X и меди соответственно.
Если массовое отношение равно 0.9216:
\[ \frac{m_X}{m_{Cu}} \approx 0.9216 \]
Рассмотрим каждую из предложенных позиций:
- Для Al:
\[ \frac{27}{63.5} \approx 0.425 \]
- Для Ti:
\[ \frac{48}{63.5} \approx 0.755 \]
- Для Ni:
\[ \frac{59}{63.5} \approx 0.930 \]
- Для Fe:
\[ \frac{56}{63.5} \approx 0.882 \]
Наше вычисление — около 0.92.
Наиболее близко к нему — около 0.93, что примерно соответствует Ni.
Ответ:
Металл X — Никель (Ni).