Первая часть задачи говорит о реакции сплава с каустической содой. В результате этой реакции выделяется газ без цвета и запаха. Поскольку газ без запаха, то это мелькопродукт не является сероводородом. Поскольку газ без цвета, то это маловероятно, что это метан И поскольку первый элемент сплава имеет валентность 2, то есть возможность брать 2 электрона, это мог быть только кислород. В соответствии с этим, включается следующая реакция: 2H2O + Ti -> H2 + TiO И поскольку получено 13.49 литров газа, мы можем использовать уравнение идеального газа, чтобы вычислить количество вещества газа: V газа = n газа * R * T / P V газа = 13.49 л R = 0,0821 л * атм / (моль * К) T - температура в Кельвинах P - атмосферное давление Поскольку условий температуры и давления не даны в задаче, мы можем предположить, что для наших целей идеальным будет комнатное давление и комнатная температура, то есть: T = 298 К P = 1 атм Теперь мы можем найти количество газа: 13,49 л = n газа * 0,0821 л * атм / (моль * К) * 298 К / 1 атм n газа = 0,77 моль Поскольку у нас два молекулы воды в реакции получается один моль газа, мы можем сделать следующие преобразования: 1 моль газа = 2 моль воды 0,77 моль газа = 1,54 моль воды Теперь мы можем найти массу воды: m воды = n воды * M воды m воды = 1,54 моль * 18 г/моль m воды = 27,72 г Перейдем ко второй части задачи. Здесь описана экспериментальная ситуация, где сплав был обработан горячей концентрированной азотной кислотой. Выделившийся газ смешали с избытком кислорода и смесь полностью поглотили 24.46% раствора гидроксида калия массой 279.6 г. Перед уравниванием реакции нам нужно найти реагент, который вызвал выделение газа при взаимодействии с азотной кислотой. Нам известно, что выделилось больше одного газа, потому что смесь была впитана гидроксидом калия. Допустим, что выделившийся газ - азот. Тогда мы можем предположить следующую реакцию: 2HNO3 + M -> N2 + MO2 + H2O Где M - металл из сплава, а MO2 - соединение металла с кислородом Теперь мы можем приступить к уравнению этой реакции. Поскольку выделившийся газ был смешан с кислородом, мы можем составить следующее уравнение на основе того, что все газы находятся в соотношении 1: 1: N2 + O2 -> N2O Теперь у нас есть уравнение для реакции, в которой азот продуцируется и выделяется в качестве газа. Теперь мы можем использовать процент массы гидроксида калия для определения массы газа, выделившегося при реакции: m газа = % гидроксида калия * m гидроксида калия / 100 m газа = 24,46 * 279,6 / 100 m газа = 67,57 г Теперь мы знаем массу азота, выделившегося при реакции с азотной кислотой. Теперь мы можем преобразовать массу азота в количество газа: n азота = m азота / M азота M азота = 28 г/моль n азота = 67,57 г / 28 г/моль n азота = 2,41 моль Поскольку по уравнению реакции 2 моля азота порождают одно моль соединения металла с кислородом, мы можем сделать следующие преобразования: 2 моль азота = 1 моль соединения металла с кислородом 2,41 моль азота = 1,21 моль соединения металла с кислородом Осталось найти массу соединения металла с кислородом: m соединения = n соединения * M соединения Поскольку M соединения неизвестна, предположим, что Y составляет массовую долю золота в сплаве и X - массовую долю серебра в сплаве. M сплава = X * M Ag + Y * M Au + (1 - X - Y) * M Ti Mпо таблице: M Ag = 108, M Au = 197, M Ti = 48 M сплава = X * 108 + Y * 197 + (1 - X - Y) * 48 Теперь мы можем выразить M соединения через массовые доли золота и серебра: M соединения = (1 - X - Y) * 48 + Y * 197 Теперь мы можем подставить это выражение в уравнение, чтобы найти массу соединения: m соединения = 1,21 моль * [(1 - X - Y) * 48 + Y * 197] Теперь у нас есть два уравнения с двумя неизвестными (X и Y). Они могут быть решены методом подстановки. Однако мы можем обратить внимание на то, что массовая доля золота и серебра в сплаве может быть меньше 100%. Если это так, то массовая доля титана в сплаве будет больше 0%. Однако поскольку титан не реагирует со смесями горячей концентрированной азотной кислоты и каустической соды, то все титан в сплаве останется нереактивным. Поэтому масса образовавшегося соединения металла с кислородом должна быть меньше массы исходного соединения: m соединения < 24,00 г Теперь мы можем записать это в виде уравнения: 1,21 моль * [(1 - X - Y) * 48 + Y * 197] < 24,00 г Решая это уравнение, мы найдем значения X и Y, которые будут равны массовым долям золота и серебра в сплаве. Для решения этого уравнения нам понадобится использовать данные о пропорции массы титана в сплаве: m Ti = 24,00 г - m соединения m Ti = 24,00 г - 1,21 моль * [(1 - X - Y) * 48 + Y * 197] После решения этого уравнения мы можем использовать массовую долю золота, чтобы найти количество золота в сплаве: n Au = m zolota / M zolota M zolota = 197 г/моль n Au = m zolota / 197 г/моль Поскольку массовая доля золота измерена в процентах, мы можем использовать следующую формулу: массовая доля вещества = 100 * n вещества * M вещества / M сплава где m титан, m золото и M сплава меняются линейно с массовой долей золота и серебра. Решив уравнение итерационным методом, можно найти массовую долю золота в сплаве.