Rezolvarea problemelor cu amestec de două substanţe în care ambele participă la reacţii chimice b) calcule pe baza a două reacţii chimice

Un amestec de pilitură de aluminiu și fier cu masa 22,2 g a fost dizolvat cu acid clorhidric în exces. În consecinţă, s-a degajat gaz cu masa 1,2 g. 
Determinaţi partea de masă a fiecărui metal în amestec.

Se dă: m (amestec) = 22,2 g m(gaz) = 1,2 g	Rezolvare: Se observă că ambele substanţe interacţionează cu HCl. Aşadar scriem cele două ecuaţii chimice. 2Al+ 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑           (reacția 1) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑               (reacția 2) Se observă că  gazul degajat  este hidrogenul, rezultat în ambele reacţii.
ω(Al) = ? ω(Fe) = ?

Deci m(H₂)= m₁(H₂)+ m₂(H₂),

 unde cu  m₁(H₂) am notat masa hidrogenului degajat din reacţia 1,

 iar cu  m₂(H₂) – masa hidrogenului obţinut din reacţia 2.

1.      Se determină cantitatea totală de H₂ ce se conţine în 1,2 g de substanţă după formula:

          n_total(H₂) = m(H₂):M(H₂) ,             M(H₂) = 2 g/mol,

            n(H₂) = 1,2 g: 2 g/mol = 0,6 mol

n_total(H₂) = n₁(H₂) + n₂(H₂) 

respectiv cantitatea de hidrogen din ecuaţia 1 + 

cantitatea de hidrogen din ecuaţia 2.

2. Se notează cu „a” – n₁(H₂) - 

cantitatea de hidrogen obţinută din reacţia 1(Al+HCl).

Rezultă  că putem calcula cantitatea de hidrogen obţinută din reacţia 2 

(Fe+ HCl) - n₂(H₂) prin scădere:

n₂(H₂) = n_total(H₂) - n₁(H₂) = (0,6 – a) mol

3. Se calculează cantitatea de aluminiu  după ecuaţia reacţiei. 

(se alcătuieşte proporţia.)

  x                                       a  mol

  2Al+ 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

      2 mol                                   3 mol

x/2 mol = a mol /3 mol, 

deci x = (2 mol• a mol)/ 3 mol =2a/3  ( mol de Al)

  4. Se calculează cantitatea de fier  după ecuaţia reacţiei. 

(Se alcătuieşte proporţia.)

      y                               (0,6-a) mol

            Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

           1mol                            1mol

y/ 1mol = (0,6 - a) mol / 1 mol 

y=  (0,6 - a)   (mol de Fe)

5. Se determină masa de aluminiu din amestec după formula: 

m(Al)= n(Al)·M(Al); 

M(Al) = 27 g/mol, deci:  

 m(Al) = (2a/3)mol · 27 g/mol = 18a g

6. Se determină masa de fier din amestec după formula:

 m(Fe) = n(Fe)·M(Fe); 

M(Fe) = 56 g/mol  

m(Fe) = (0,6-a) mol· 56 g/mol = (33,6 - 56a) g

7. Se determină necunoscuta a alcătuind o ecuaţie chimică pe baza relaţiei:

m(aliaj)= m(Al) + m(Fe),  rezultă că:

 22,2 g = m(Al) + m(Fe) = 18a g + (33,6 - 56a) g

22,2 = 18a + (33,6-56a) 

 22,2 = 33,6 -38a

 38a = 33,6 – 22,2 

a = 11,4: 38 = 0,3.

8. Se determină masa de aluminiu din amestec,

înlocuind valoarea obţinută în expresia:

m(Al) = 18a  g 

 m(Al) = 18•0,3 g =5,4 g

9. Se determină partea de masă a aluminiului  în amestec:

     dacă în   22,2 g   aliaj ........................se găsesc 5,4 g Al

     atunci la 100% aliaj ...........................corespunde ω(Al)

     rezultă deci că   ω(Al) = (5,4 g• 100%): 22,2 g = 24,11 %

10. Se determină partea de masă a fierului în amestec prin scădere: 

ω(Fe) = 100% - ω(Al).

ω(Fe) = 100% - 24,11% = 75,89%.

            Răspuns: Amestecul este constituit din 

                            75,89% de fier şi 24,11 % de aluminiu.