17,9 g amestec format din fer, cupru și aluminiu este tratat cu o soluție de acid azotic concentrat, când rezulta 0,1 moli gaz. După încetarea reacției, reziduul se filtrează și se tratează cu 100 g soluție de acid clorhidric 36,5%, apoi cu o soluție de azotat de argint 10%, când se obțin 143,5 g precipitat. Dacă se lucrează cu un exces de acid clorhidric de 50%, determina raportul molar al metalelor din amestec.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Varianta de rezolvare este următoarea, în care plecăm de la numărul de moli:
a=n moli Fe/din 17,9 g amestec; b=n moli Al/din 17,9 g amestec; c=n moli de Cu(g)/din 17,9 g de amestec.
Calcule:
1) n moli de Cu (c1), respectiv masa de Cu (c) g=? din reacția Cu și HNO₃ concentrat, prin calcul stoechiometric, știind că rezultă 0,1 moli NO:
c1 moli.......................................................0,1 moli NO
3Cu+8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO↑
3moli Cu...................................................2moli NO
c1 moli Cu= 3moli.0,1moli/2moli=0,15 moli Cu
c1=masa Cu=0,15moli.64 g/mol=9,6 g de Cu
2) Calcul de masa exces de HCl introdus=? Calcul procentual și calcul de concentrație procentuală. Eu am înțeles, că la dizolvarea Al și Fe, excesul de 50% soluție se introduce peste 100 g soluție și nu l-am considerat la 100 g soluție.
m exces soluție (în plus, față de 100 g)=100 g soluție introdusă.50%/100%=50 g soluție de 36,5%HCl
md HCl introdus= 50 g soluție.36,5% (Concentrația %) 100%=18,25 g HCl
3) Calcul de masa (m) de AgCl( g) produsă de 18,25 g de HCl exces=? Se află din calcul stoechiometric pe reacția chimică:
18,25 g exces ................................m
HCl + AgNO₃ = HNO₃ + AgCl pp↓
M:36,5 g/mol HCl.................M:143,5g/mol AgCl
m AgCl/de la HCl=71,75 g =18,25.143,5/36,5
4) Calculăm masele de Fe, Al (a,b), care trec în cloruri și apoi în restul de AgCl, din 143,5 g după eliminarea celor 71,75 g AgCl/de la HCl, pe bază de reacții chimice.
4.1)a1=masa de AgCl de la FeCl₂, exprimată în funcție de masa de Fe, a, (g) din 17,9 g amestec.
Fe +2HCl = FeCl₂ + H₂(gaz)
FeCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl pp + Fe(NO₃)₂
Reacția globală este:
a (g) Fe...................a1 (g) AgCl
Fe.............................2AgCl
1mol/atom Fe............2 moli AgCl
a1=a.2.moli Fe= 2.56 g/mol Fe. a= 2.56.a
4.2) b2=masa de AgCl de la AlCl₃, exprimată în funcție de b, masa de Al:
2Al+ 6HCl= 2AlCl₃ + 3H₂ (gaz)
2AlCl₃ + 6AgNO₃ = 2 Al(NO₃)₃ + 6 AgCl pp
Reacția globală:
b(g).Al...............................b2(g) AgCl
2Al....................................6 AgCl
2mol/atom Al.................6 moli AgCl
b2=b.(6 moli/2moli).A Al=3.27 b (g)
5) Construim și rezolvăm sistemul cu 2 ecuații, în a și b:
Prima ecuație este:
17,9 g de amestec=a (exprimat g)+b(exprimat g)+c(9,6 g Cu)
17,9-9,6=8,3=a.56+b.27
A doua ecuație din sistem este:
143,5 g AgCl-71,75 g AgCl/de la HCl exces=2.56a+3.27b
Rezultă sistemul:
56a+27b=8,3 /. -2
2.56a+3.27 b=71,75
Rezultă:
2.25a-2.56a +3.27b-2.27b=-16,6+71,75
b=2,04 g Al, n moli=2,04/27=0,076 moli Al
a=6,26 g Fe, nmoli=6,26/56=0,111moli Fe
Răspuns:
Avem:
0,11 moli Fe, 0,076moli Al, 0,15 moli Cu
Raportul lor molar este:
0,11: 0,076:0,15 /:0,076,
1,47 : 1: 1,97 sau rotunjit: 1,5:1:2
Am rotunjit și am lucrat în general cu 2 zecimale.
Raportul masic este:
6,26 g Fe: 2,04 gAl: 9,6 g Cu
Explicație:
Problema se referă la calcularea numărului de moli de Fe, Al, Cu din 17,9 g amestec (nu se precizează alți componenți) și apoi raportul lor molar, în acest amestec:
n moli Fe: n moli Al: n moli Cu sau γ.
Schema de operații ce au loc, cu datele cunoscute și de unde înțelegem ce vom calcula pentru aflarea numărului de moli de Fe, Al, Cu -respectiv masele a,b, c este:
17,9 g amestec=a+b+c (moli, care apoi s-au exprimat în mase)
↓ + HNO₃conc= numai Cu reacționează și produce 0,1 moli de NO (gaz)
Din reacție aflăm n moli (c grame) de Cu (calcul1)
⇒Al și Fe se pasivează în HNO₃ concentrat; formează reziduul
↓
Al, Fe se tratează cu 100 g de soluție HCl 36,5%, în exces de 50% sol.
↓
Al și Fe reacționează cu HCl, stoechiometric și trec în cloruri, solubile
↓
Rezultă o soluție apoasă de: AlCl₃, FeCl₂ și HCl exces
↓ + soluție AgNO₃ 10%
Rezultă: 143,5 g precipitat de AgCl, din HCl exces, și clorurile de Al și Fe .
⇒Deducem: calculăm masa de AgCl produsă de HCl exces; o scădem din 143,5 g precipitat și vom construi un sistem din necunoscutele a, b(mase) din restul de masa de precipitat și 17,9 g amestec.
Calculăm a, b grame, apoi număr de moli și apoi raportul molar.
Vom fi atenți la reacțiile chimice să le scriem corect.
Verifiați, vă rog calculele!