Question

В сплаве железа и меди масса железа в 2.625 раз больше массы меди. Какая масса 20% раствора соляной кислоты взаимодействует с 46.4 г сплава?

Answer 1

Масса железа больше массы меди в 2,625 раз, значит:

x+2,625x=46,4

3,625x=46,4

x=12,8; 2,625x=33,6

Масса железа равна 33,6 г.

Медь не реагирует с соляной кислотой, тк стоит в ряду активности металлов после водорода и реакция замещения не пойдет. А вот железо реагирует по такому уравнению:

Fe+2HCl=FeCl2+H2

n(Fe)=33,6/56=0,6

На один моль железа приходится два моля HCl, поэтому n(HCl)=1,2моль

m(HCl)=1,2*36,5=43,8г

Масса раствора равна 43,8/0,2=219г

Answer 2

Первым шагом необходимо определить массовые доли железа и меди в сплаве. Обозначим массу железа через m(Fe), а массу меди через m(Cu). Тогда из условия задачи:

m(Fe) = 2.625 * m(Cu)

Общая масса сплава равна сумме масс железа и меди:

m(Fe) + m(Cu)

Заменим m(Fe) в этом выражении через m(Cu):

m(Cu) * 2.625 + m(Cu) = 3.625 * m(Cu)

Таким образом, массовая доля меди в сплаве равна:

m(Cu) / (m(Fe) + m(Cu)) = m(Cu) / (3.625 * m(Cu)) = 1/3.625 = 0.2753

А массовая доля железа:

m(Fe) / (m(Fe) + m(Cu)) = 2.625 * m(Cu) / (3.625 * m(Cu)) = 0.7247

Теперь можно перейти к расчету необходимой массы соляной кислоты для взаимодействия с 46.4 г сплава. Обозначим эту массу через m(HCl). Тогда 20% раствор соляной кислоты содержит 20 г кислоты в 100 мл раствора. Таким образом, массовая доля кислоты в растворе равна:

20 г / 100 мл = 0.2

Для раствора массой m(HCl) эта же массовая доля будет соответствовать массе кислоты:

0.2 * m(HCl)

Согласно реакции, соляная кислота реагирует только с медью, образуя соль меди и выделяя водород:

Cu + 2 HCl → CuCl2 + H2

Молярная масса меди Cu равна 63.5 г/моль, а молярная масса соляной кислоты HCl равна 36.5 г/моль. Степень протекания реакции можно определить по количеству моль кислоты, которое необходимо для реакции с медью. Обозначим это количество через n(HCl). Оно будет равно половине числа молей меди в сплаве, т.е.:

n(HCl) = 0.5 * m(Cu) / M(Cu)

где M(Cu) - молярная масса меди.

Масса кислоты, которая реагирует с медью, равна:

m(HCl)_reacted = n(HCl) * M(HCl) = 0.5 * m(Cu)