Химия

Записываем уравнения химических реакций:

$Fe_{2}O_{3} + 2Al \rightarrow Al_{2}O_{3} + 2Fe$ (1)
$3CuO + 2Al \rightarrow Al_{2}O_{3} + 3Cu$ (2)

Из всех исходных веществ и продуктов реакций со щелочью с выделением газа реагирует только алюминий, следовательно, он был в избытке и остался после окончания первых двух реакций.

$2Al + 2NaOH + 6H_{2}O \rightarrow Na[Al(OH)_{4}] + 3H_{2} \uparrow$ (3)

С соляной кислотой с выделением газа реагируют и алюминий и железо:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2} \uparrow$ (4)
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_{2} + H_{2} \uparrow$ (5)

По количеству водорода, выделившегося в результате реакции (3) определяем количество алюминия, оставшегося после первых двух реакций:

$\nu (H_{2} \: из \: третьей \: реакции) = \frac{1,68}{22,4} = 0,075 моль. \nu (Al \: в \: третьей \: реакции) = \frac{0,075 \cdot 2}{3} = 0,05 моль$.

Поскольку щелочью обрабатывали только половину реакционной смеси, $\nu (Al \: оставшегося \: после \: первых \: двух \: реакций) = 0,05 \cdot 2 = 0,1 моль$.

По количеству водорода, выделившегося в результате реакций (4) и (5) определяем количество железа и массу оксида железа (III) в исходной смеси:

$\nu (H_{2} \: из \: четвертой \: и \: пятой \: реакций) = \frac{3,92}{22,4} = 0,175 моль$.

Так как в реакциях (3) и (4) участвует одинаковое количество алюминия, $\nu (H_{2} \: из \: четвертой \: реакции) = 0,075 моль. \nu (H_{2} \: из \: пятой \: реакции) = 0,175 - 0,075 = 0,1 моль. \nu (Fe \: в \: пятой \: реакции) = 0,1 моль. \nu (Fe \: образовавшегося \: в \: первой \: реакции) = 0,1 \cdot 2 = 0,2 моль$.

$\nu (Fe_{2}O_{3}) = \frac{0,2}{2} = 0,1 моль. m(Fe_{2}O_{3}) = 0,1 \cdot 160 = 16 г$.

Определяем массу и количество вещества оксида меди:

$m(CuO) = 40 - 16 = 24 г. \nu (CuO) = \frac{24}{80} = 0,3 моль$.

Рассчитываем массу взятого алюминия и определяем его массовую долю в смеси с оксидами:

$\nu (Al \: в \: первой \: реакции) = 2 \cdot \nu (Fe_{2}O_{3}) = 2 \cdot 0,1 = 0,2 моль$.
$\nu (Al \: во \: второй \: реакции) = \frac{2 \cdot \nu (CuO)}{3} = \frac{2 \cdot 0,3}{3} = 0,2 моль$.
Общее количество исходного алюминия = $\nu$(Al в первой реакции) + $\nu$(Al во второй реакции) + $\nu$(Al оставшегося после первых двух реакций) = 0,2 + 0,2 + 0,1 = 0,5 моль.
$m(Al) = 0,5 \cdot 27 = 13,5 г. m(смеси \: оксидов \: с \: алюминием) = 40 + 13,5 = 53,5 г$
$\omega (Al) = \frac{13,5}{53,5} = 0,2523$.
Ответ: $\omega (Al) = 25,23 \text{ %}$.