Для решения данной задачи нужно использовать законы сохранения массы и состава вещества. 1. Сплав титана, золота и серебра массой 24.00 г обработали кипящим концентрированным раствором каустической соды. При этом выделилось 13.56 л газа без цвета и запаха. Первым делом, давайте определим, какая реакция происходит при взаимодействии частиц сплава с раствором каустической соды. Каустическая сода (NaOH) реагирует с титаном (Ti) или серебром (Ag) в следующих реакциях: Ti + 2NaOH + H2O → Na2TiO3 + 2H2↑, Ag + NaOH → AgOH↓ + Na+↑. Пограничный случай - проникновения водорода в решение гидроксида натрия: Аг + H2O → AgOH↓ + H↑. Итак, мы видим, что при взаимодействии сплава с каустической содой выделяется водород. Поэтому 13.56 л газа без цвета и запаха, выделившихся при обработке сплава раствором каустической соды, это водородный газ (H2). 2. Вторую навеску сплава такой же массы обработали горячей концентрированной азотной кислотой. Теперь рассмотрим возможные реакции с азотной кислотой (HNO3). Аг реагирует с HNO3 в следующей реакции: Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2↑ + H2O, H2 реагирует с HNO3 в следующей реакции: N2 + 3H2O + O2 → 2HNO3. Получившийся при этом газ - двуокись азота (NO2) - окрашенный газ коричневатого цвета и имеет характерный запах. В задаче же указано, что выделившийся газ без цвета и запаха. Это означает, что взаимодействие сплава с азотной кислотой не происходит, и в результате не выделяется никакой газ. 3. Далее взаимодействие газа (H2) с кислородом (O2) и поглощение раствором гидроксида калия (KOH). Рассмотрим возможные реакции. H2 реагирует с O2 в следующей реакции: 2H2 + O2 → 2H2O. KOH реагирует с углекислым газом (CO2) с образованием карбоната калия (K2CO3) и воды (H2O): CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O. Зная, что взаимодействие газа (H2) с кислородом (O2) дает только воду (H2O), а эта вода сразу реагирует с карбонатом калия (K2CO3) с образованием гидроксида калия (KOH), можно сделать вывод, что выделилась вода (H2O). Количество выделившейся воды можно определить, зная массу раствора гидроксида калия (280.8 г) и его процентное содержание в растворе (24.42%). Масса гидроксида калия в растворе равна: m(KOH) = 280.8 г × 0.2442 ≈ 68.5 г. Следовательно, масса воды, выделившейся при реакции, равна 68.5 г. 4. Теперь мы знаем, что при первом этапе выделился только водород (H2), а при втором этапе не выделилось никакого газа, а образовалась только вода (H2O). Следовательно, первый сплав содержит золото (Au). Найдем массовую долю золота (Au) в сплаве. Обозначим массу золота как m(Au) и стартовую массу сплава как m(сплав). Также известно, что молекулярная масса золота (Au) равна 197 г/моль, а массовая доля золота будет равна: X(Au) = m(Au) / m(сплав) × 100%. Общая масса сплава равна: m(сплав) = 24.00 г. Рассмотрим первый этап реакции, где масса сплава обработана каустической содой и выделился водород: Ti + 2NaOH + H2O → Na2TiO3 + 2H2↑, Ag + NaOH → AgOH↓ + Na+↑, Аг + H2O → AgOH↓ + H↑. Молярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль (1 моль H2 генерирует 22.4 л H2 газа при н.у.). Следовательно, моль H2 можно определить, зная его объем при н.у. (13.56 л) и число Авогадро N_A: n(H2) = V(H2) / V_mol(H2), где V_mol(H2) - молярный объем газа при н.у., равный 22.4 л/моль. n(H2) = 13.56 л / 22.4 л/моль ≈ 0.61 моль (округление до сотых). Так как сплав титана, золота и серебра содержит только золото и серебро, можно установить соотношение массы золота к массе сплава: m(Ag) / m(Au) = W(Ag) / W(Au), где W(Ag) - молярная масса серебра (108 г/моль), W(Au) - молярная масса золота (197 г/моль). Кроме того, массовые доли серебра и золота равны 100% - массовой доле золота: 100% - X(Au) = X(Ag). Тогда массовая доля золота будет равна: X(Au) = m(Au) / m(сплав) × 100% = (100% - X(Au)) × m(Ag) / m(сплав). Решим уравнение относительно X(Au): X(Au) = (100% - X(Au)) × m(Ag) / m(сплав), X(Au) + X(Au) × m(Ag) / m(сплав) = 100%, X(Au) = 100% / (1 + m(Ag) / m(сплав)) ≈ 82%. Таким образом, массовая доля золота в сплаве округляется до 82%.