Дано:
- количество вещества бериллия = 1 моль
- количество вещества алюминия = x моль
- масса сплава вдвое большей = 2 моль
Найти: объемные отношения газов, выделившегося при растворении образца сплава бериллия с алюминием в водном растворе KOH (водород H2), и кислорода O2, пошедшего на полное окисление сплава.
Решение:
1. Принимаем, что бериллий (Be) имеет степень окисления +2, а алюминий (Al) — +3.
Количество вещества электронов, которое потеряет смесь:
n(электронов) = 2 + 3x моль.
2. При растворении в щелочи бериллий и алюминий выделяют H2. На восстановление одного моля водорода требуется 2 моль электронов. Следовательно, количество газа, выделяющегося при реакции:
n(H2) = (2 + 3x) / 2 моль.
3. Сплав вдвое большей массы (2 моль) потеряет в два раза больше электронов:
n(электронов в сплаве) = 2 * (2 + 3x) = 4 + 6x моль.
Для полного окисления этого количества потребуется кислород, где на восстановление 1 моль O2 нужно 4 моль электронов:
n(O2) = (4 + 6x) / 4 моль.
4. Соотношение объемов газов будет равно соотношению их количеств:
U(H2) : U(O2) = n(H2) : n(O2) = [(2 + 3x) / 2] : [(4 + 6x) / 4].
Упрощая это выражение, получаем:
U(H2) : U(O2) = (2 + 3x) / 2 : (4 + 6x) / 4 = (2 + 3x) : (4 + 6x).
5. Далее мы можем извлечь общий множитель и сократить:
U(H2) : U(O2) = 4(2 + 3x) : 2(4 + 6x).
После сокращения окончательно получим:
U(H2) : U(O2) = 2(2 + 3x) : (4 + 6x).
6. При x = 0 (если взять только бериллий):
U(H2) : U(O2) = 2(2) : (4) = 4 : 4 = 1 : 1.
Ответ: U(H2) : U(O2) = 1 : 1.