Question

В смеси меди и железа массой 35,2 г массовая доля меди равна 32,8%. Рассчитайте, какой максимальный объем соляной кислоты с w(HCl) = 25,2% (p = 1,065 г/см3) может вступить в реакцию с этой смесью и какой объем (н.у.) газа при этом выделится.

Answer 1

Ответ:

V(р-р) = 108.8 см³

V(H₂) = 8.96 л

Объяснение:

Запишем протекающие реакции:

$Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2$

Медь с кислотой не будет реагировать, поэтому в задаче подразумевается только реакция с железом.

Т.к. массовая доля меди = 32.8%, то массовая доля железа в этой смеси составляет 100% - 32.8% = 67.2%

Или 35.2*0.672 ≈ 23.7 г железа участвует в реакции

Найдем количество вещества железа: 23.7/56 ≈ 0.4 моль

По уравнению количество вещества соляной кислоты в два раза больше, то есть составляет 0.8 моль. Найдем массу "чистой" кислоты:

m(HCl) = 0.8 * 36.5 = 29.2 г

Отсюда находим массу раствора, соответствующему 29.2 г кислоты

m(р-р) = 29.2/0.252 ≈ 115.9 г

Исходя из плотности кислоты, можем найти и необходимый объем:

V(р-р) = 115.9 / 1.065 = 108.8 см³

Найдем объем H₂ при нормальных условиях. Количество вещества водорода соответствует количеству вещества железа по уравнению, то есть 0.4 моль. Умножаем на 22.4 и получаем 8.96 л

Answer 2

Для решения этой задачи сначала найдем количество меди (Cu) и железа (Fe) в смеси. Зная массовую долю меди (32,8%) и массу смеси (35,2 г), мы можем рассчитать массу меди и массу железа следующим образом: Масса Cu = 0,328 * 35,2 г = 11,5584 г Масса Fe = 35,2 г - 11,5584 г = 23,6416 г Теперь, зная массу меди и железа, мы можем рассчитать количество веществ (молей) каждого из них, используя их молярные массы. Молярная масса Cu (меди) ≈ 63,55 г/моль Молярная масса Fe (железа) ≈ 55,85 г/моль Количество молей Cu: Количество молей Cu = Масса Cu / Молярная масса Cu Количество молей Cu = 11,5584 г / 63,55 г/моль ≈ 0,182 моль Количество молей Fe: Количество молей Fe = Масса Fe / Молярная масса Fe Количество молей Fe = 23,6416 г / 55,85 г/моль ≈ 0,423 моль Теперь, когда у нас есть количество молей каждого элемента в смеси, мы можем рассмотреть реакцию соляной кислоты (HCl), которая может взаимодействовать с обоими металлами: Cu + 2HCl -> CuCl2 + H2 Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 Обратите внимание, что для каждой моли меди (Cu) или железа (Fe), необходимо две моли соляной кислоты (HCl) для полной реакции. Теперь давайте рассчитаем количество соляной кислоты (HCl), которое требуется для полной реакции с медью и железом: Количество молей HCl, необходимое для меди = 0,182 моль Cu * 2 моль HCl/моль Cu = 0,364 моль HCl Количество молей HCl, необходимое для железа = 0,423 моль Fe * 2 моль HCl/моль Fe = 0,846 моль HCl Общее количество молей HCl, необходимое для полной реакции = 0,364 моль HCl + 0,846 моль HCl = 1,21 моль HCl Теперь мы можем рассчитать максимальный объем соляной кислоты (HCl) при условии, что ее плотность равна 1,065 г/см^3 и массовая доля HCl в растворе составляет 25,2%. Сначала найдем массу соляной кислоты, необходимую для реакции: Масса HCl = Количество молей HCl * Молярная масса HCl Масса HCl = 1,21 моль * 36,46 г/моль ≈ 44,12 г Теперь найдем объем соляной кислоты, который необходим для реакции, используя ее плотность: Объем HCl = Масса HCl / Плотность HCl Объем HCl = 44,12 г / 1,065 г/см^3 ≈ 41,46 см^3 Теперь мы знаем, что максимальный объем соляной кислоты, который может вступить в реакцию с этой смесью, составляет приблизительно 41,46 см^3. Чтобы рассчитать, какой объем газа (H2) выделится при реакции, мы знаем, что каждая моль H2 образуется в результате реакции. Таким образом, количество молей H2, выделенное при реакции, равно количеству молей соляной кислоты, которое мы рассчитали ранее (1,21 моль). Теперь, чтобы найти объем газа при нормальных условиях (н.у.), используем уравнение состояния идеального газа: V = n * Vm, где V - объем газа при нормальных условиях, n - количество молей газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль). Объем газа H2 при нормальных условиях: V = 1,21 моль * 22,4 л/моль ≈ 27,09 л Таким образом, при реакции соляной кислоты с данной смесью меди и железа выделится приблизительно 27,09 л газа в нормальных условиях.