Question

Дан железоуглеродистый сплав. При действии на смесь углерода и железа массой 65 г с избытком соляной кислоты выделилось 3,2 л газа (н.у.). Определить массовые доли углерода и железа в смеси.

Answer 1

Ответ:

w (Fe) = 12%

w (C) = 88%

Объяснение:

Дано:

m (сплава) = 65 г

V (газа) = 3,2 л

Решение:

1) n (H2) = V/Vm = 3.2 л/22.4 л/моль = 0,143 моль

2) n (H2) = n (Fe) = 0,143 моль

0,143 моль                        0,143 моль

Fe + 2HCl (изб.) = FeCl2 + H2

1 моль                                1 моль

3) m (Fe) = n (Fe) * M (Fe) = 0.143 моль * 56 г/моль = 8 г

   m (C) = m сплава - m (Fe) = 65 г - 8 г = 57 г

4) w (Fe) = m (Fe) / m сплава = 8 г / 65 г = 0.123 = 12%

   w (C) = m (C) / m сплава = 57 г / 65 г = 0.877 = 88%

Answer 2

Дано: - Масса смеси углерода и железа = 65 г - Объем выделившегося газа (н.у.) = 3,2 л

Найдем массу выделившегося газа в условиях н.у. (нормальных условиях): Для нахождения массы газа воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = mRT, где P - давление газа, V - его объем, m - масса газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в Кельвинах. Учитывая, что при нормальных условиях (н.у.) давление газа равно 1 атм, температура 0 °C (273,15 К), а универсальная газовая постоянная R равна 0,0821 л * атм / (моль * К), перейдем к решению:

P * V = m * R * T 1 * 3,2 = m * 0,0821 * 273,15 3,2 = m * 22,4146 m = 3,2 / 22,4146 m ≈ 0,143 г

Масса газа, выделившегося при реакции, равна 0,143 г.

Найдем массу соляной кислоты, которая участвовала в реакции: Так как соляная кислота действует с избытком, то масса соляной кислоты, участвующей в реакции, равна массе выделившегося газа. То есть, масса соляной кислоты = 0,143 г.

Найдем массовую долю углерода в смеси: Массовая доля углерода = (масса углерода / масса смеси) * 100% Так как объем выделившегося газа образуется только за счет углерода в смеси, имеем: Масса углерода = масса газа = 0,143 г Масса смеси = 65 г

Массовая доля углерода = (0,143 / 65) * 100% ≈ 0,22% (округлим до сотых долей процента)

Массовая доля углерода в смеси составляет примерно 0,22%.

Найдем массовую долю железа в смеси: Массовая доля железа = (масса железа / масса смеси) * 100% Так как углерод и железо являются единственными компонентами смеси, имеем: Масса железа = масса смеси - масса углерода Масса железа = 65 г - 0,143 г = 64,857 г

Массовая доля железа = (64,857 / 65) * 100% ≈ 99,8% (округлим до десятых долей процента)

Массовая доля железа в смеси составляет примерно 99,8%.

Таким образом, массовая доля углерода в смеси составляет около 0,22%, а массовая доля железа примерно 99,8%.