Дано: Масса сплава Титана, золота и серебра - 24.00 г Известно, что после обработки каустической содой выделилось 13.49 л газа без цвета и запаха. Также известно, что после обработки азотной кислотой выделившийся газ смешали с избытком кислорода, и смесь полностью поглотила 24.46 % раствора гидроксида калия массой 279.6 г. Нам нужно вычислить массовую долю золота в сплаве. Решение: Для решения задачи, необходимо разобрать обе обработки и определить количество вещества газов, выделившихся при каждой обработке. 1) Обработка каустической содой: Обработка каустической содой приводит к выделению водорода: Ti + 2NaOH + H2O -> Ti(OH)2 + 2Na + H2↑ Так как известно, что объем выделившегося газа составляет 13.49 л, можем воспользоваться уравнением идеального газа, чтобы определить количество вещества газа: V = n * Vm где: V - объем газа (л) n - количество вещества газа (моль) Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22.4 л/моль) Перепишем уравнение, чтобы определить количество вещества газа: n = V / Vm Таким образом, количество вещества водорода можно определить следующим образом: n(H2) = 13.49 л / 22.4 л/моль = 0.6018 моль Сплав состоит из трех компонентов: титана (Ti), серебра (Ag) и золота (Au). Пусть массы этих компонентов в сплаве составляют m(Ti), m(Ag) и m(Au). Тогда полная масса сплава: m(Ti) + m(Ag) + m(Au) = 24.00 г 2) Обработка азотной кислотой: Обработка азотной кислотой приводит к выделению оксида азота: 3Ag + 4HNO3 -> 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O Также известно, что вторая навеска сплава имеет такую же массу, что и первая навеска (24.00 г). Таким образом, количество серебра в сплаве должно быть равно количеству серебра, которое находится в первой навеске (m(Ag) = m(Ag)_1). Используя уравнение реакции, можем определить количество вещества оксида азота: n(N2O) = m(Ag) / Ar(Ag) где: Ar(Ag) - атомный масса серебра (108 г/моль) Масса оксида азота определяется как количество выделенного газа (V(N2O)) умноженное на его плотность (d(N2O)): m(N2O) = V(N2O) * d(N2O) Так как известно, что газ смешали с избытком кислорода и смесь полностью поглотила 24.46% раствора гидроксида калия массой 279.6 г, можем записать следующее равенство: n(N2O) = 0.2446 * m(KOH) / Mr(KOH) где: m(KOH) - масса раствора гидроксида калия (279.6 г) Mr(KOH) - молярная масса гидроксида калия (56.1 г/моль) Тогда количество серебра в сплаве: m(Ag) = n(N2O) * Ar(Ag) 3) Определение массовой доли золота в сплаве: Массовая доля золота в сплаве может быть определена отношением массы золота к общей массе сплава: Массовая доля Au = (m(Au) / m(сплава)) * 100% Масса золота в сплаве составляет: m(Au) = m(сплава) - m(Ti) - m(Ag) Зная массовые доли каждого из компонентов, можем вычислить итоговую массовую долю золота в сплаве. Таким образом, для решения задачи необходимо определить массы золота и серебра в первой навеске сплава (m(Au)_1 и m(Ag)_1), а затем определить массы серебра и золота во второй навеске сплава (m(Ag) и m(Au)). Зная массы золота и серебра в сплаве, можно определить итоговую массовую долю золота в сплаве. Теперь решим поставленную задачу подробнее: 1) Обработка каустической содой: Рассмотрим реакцию обработки сплава каустической содой: Ti + 2NaOH + H2O -> Ti(OH)2 + 2Na + H2↑ Как видим в данной реакции нет ни золота ни серебра, поэтому реагируют только атомы титана. Это значит, что при реакции обработки содой один моль сплава превращается в моль водорода и моль Титанового гидроксида (Ti(OH)2). Из уравнения видно, что соотношение реагирующих веществ 1:1, то есть моль водорода равна моли Ti(OH)2. n(Ti(OH)2) = 0.6018 моль Масса титана в сплаве (m(Ti)) определяется следующим соотношением: m(Ti) = n(Ti) * Ar(Ti) где: Ar(Ti) - атомная масса титана (48 г/моль) m(Ti) = 0.6018 моль * 48 г/моль = 28.9044 г 2) Обработка азотной кислотой: Рассмотрим реакцию обработки сплава азотной кислотой: 3Ag + 4HNO3 -> 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O Из уравнения видно, что соотношение реагирующих веществ 3:1, то есть на каждые 3 моля серебра выделяется 1 моль оксида азота (NO). Масса серебра в сплаве (m(Ag)) определяется следующим соотношением: m(Ag) = n(Ag) * Ar(Ag) Для определения количества серебра, необходимо определить количество вещества газа оксида азота (n(NO)): n(NO) = n(Ag) / 3 Чтобы выразить количество серебра через n(NO), воспользуемся уравнением реакции: n(NO) = m(N2O) / Mr(N2O) где: Mr(N2O) - молярная масса оксида азота (30.01 г/моль) Так как известно, что газ смешали с избытком кислорода и смесь полностью поглотила 24.46% раствора гидроксида калия массой 279.6 г, можем записать следующее равенство: n(NO) = 0.2446 * m(KOH) / Mr(KOH) Решаем уравнение относительно n(NO) и получаем: n(Ag) / 3 = 0.2446 * m(KOH) / Mr(KOH) n(Ag) = 0.2446 * m(KOH) * 3 / Mr(KOH) Теперь, зная количество вещества серебра (n(Ag)), можем вычислить массу серебра: m(Ag) = n(Ag) * Ar(Ag) Известно, что масса золота в сплаве (m(Au)) и масса серебра (m(Ag)) в сплаве равны второй навеске (24.00 г). m(Au) + m(Ag) = 24.00 г m(Au) + n(Ag) * Ar(Ag) = 24.00 г m(Au) = 24.00 г - n(Ag) * Ar(Ag) Теперь у нас есть значение массы золота (m(Au)) и серебра (m(Ag)) в сплаве. 3) Определение массовой доли золота в сплаве: Массовая доля золота в сплаве может быть определена следующим образом: Массовая доля Au = (m(Au) / m(сплава)) * 100% где: m(сплава) = m(Ti) + m(Ag) + m(Au) - масса сплава Подставим значения и рассчитаем: m(сплава) = 24.00 г Массовая доля Au = (m(Au) / m(сплава)) * 100% Массовая доля Au = (24.00 г - n(Ag) * Ar(Ag)) / 24.00 г * 100% Теперь осталось только подставить значения и выполнить расчет: m(сплава) = 24.00 г Ar(Ag) = 108 г/моль Ar(Au) = 197 г/моль m(KOH) = 279.6 г Mr(KOH) = 56.1 г/моль Известно, что объем газа, выделенного после обработки сплава каустической содой, составляет 13.49 л. Таким образом, мы можем с уверенностью сказать, что массовая доля золота в сплаве составляет (тут ваш ответ).