Question

Смесь железных и медных опилок обработали избытком разбавленной соляной кислоты, при этом выделилось 4,928 л (н.у.) водорода. Вычислите объём 20%-ного раствора серной кислоты (плотностью 1,15 г/мл), необходимого для растворения всего железа, содержащегося в исходной смеси. Дано, решение, ответ

Answer 1

.........................................................................

Answer 2

Давайте разберем данную задачу по шагам.

1. Сначала нужно вычислить количество железа, содержащегося в исходной смеси.
2. Затем определить, сколько серной кислоты требуется для растворения этого количества железа.

Для этого используем баланс химической реакции между железом (Fe) и соляной кислотой (HCl):

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Молярная масса Fe = 55,85 г/моль

1 моль Fe реагирует с 2 молями HCl, выделяя 1 моль H2.

2 моль HCl (растворяет 1 моль Fe) эквивалентно 1 моль H2 (22,4 л при нормальных условиях).

Теперь перейдем к вычислениям:

Шаг 1: Масса железа в исходной смеси = масса меди и железа - масса меди.

Пусть масса меди в исходной смеси равна M (г), тогда масса железа равна (1000 - M) (г), так как смесь составляет 1000 г (это основано на предположении, что у нас 100% исходной смеси).

Шаг 2: Вычислим количество молей H2, выделившихся при реакции железа с соляной кислотой:

Объем H2 при н.у. = 4,928 л

Количество молей H2 = объем H2 (л) / молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль)

Количество молей H2 = 4,928 л / 22,4 л/моль ≈ 0,22 моль

Так как каждый моль железа реагирует с 1 молью H2, количество молей железа в исходной смеси также составляет 0,22 моль.

Шаг 3: Теперь нужно определить, сколько граммов серной кислоты содержится в 20%-ном растворе.

Пусть V (мл) - объем 20%-ного раствора серной кислоты.

Масса серной кислоты = объем (мл) × плотность (г/мл)

Масса серной кислоты = V × 1,15 (г/мл)

Масса серной кислоты = V × 1,15 (г)

Шаг 4: Так как 1 моль Fe реагирует с 2 молями HCl, то 1 моль Fe соответствует 2 молям HCl.

Масса 1 моля HCl = молярная масса HCl = 36,46 г/моль.

Масса 0,22 моля HCl = 0,22 моль × 36,46 г/моль ≈ 8,02 г.

Шаг 5: Так как в реакции между Fe и HCl используется 2 моля HCl на 1 моль Fe, то для растворения 0,22 моль Fe потребуется 2 × 0,22 моль HCl = 0,44 моль HCl.

Шаг 6: Подставляем полученное значение массы HCl в уравнение:

0,44 моль HCl × 36,46 г/моль ≈ 16,02 г.

Таким образом, для растворения всего железа, содержащегося в исходной смеси, необходимо около 16,02 г 20%-ного раствора серной кислоты.