Пример 18. При растворении в избытке соляной кислоты 18,6 г смеси цинка и железа образовалось 39,9 г смеси солей. Определите массовые доли веществ в смеси.

Уравнения реакций:

\(\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2}\); \(\mathrm{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2}\).

1. При образовании солей к металлам присоединяется хлор. Масса хлора в смеси солей равна увеличению массы:

   \(m(\mathrm{Cl})=39{,}9-18{,}6=21{,}3\) г.

2. На 1 моль каждого металла приходится 2 моль атомов хлора, то есть 71 г. Поэтому суммарное количество вещества металлов:

   \(n(\mathrm{Zn})+n(\mathrm{Fe})=21{,}3/71=0{,}3\) моль.

3. Пусть масса цинка равна \(x\) г, тогда масса железа — \(18{,}6-x\) г. Используем молярные массы \(M(\mathrm{Zn})=65\) г/моль и \(M(\mathrm{Fe})=56\) г/моль:

   \(x/65+(18{,}6-x)/56=0{,}3\).

   Умножая на 3640, получаем \(56x+65(18{,}6-x)=1092\), откуда \(x=13\) г. Значит, железа \(18{,}6-13=5{,}6\) г.

4. Находим массовые доли:

   \(\omega(\mathrm{Zn})=13/18{,}6\approx0{,}699=69{,}9\%\);

   \(\omega(\mathrm{Fe})=5{,}6/18{,}6\approx0{,}301=30{,}1\%\).

Ответ: массовая доля цинка — 69,9%, железа — 30,1%.