Question

(Помогите, пожалуйста, с задачей.) Сплав железа с углеродом массой 20г растворили в разбавленной серной кислоте. При этом выделилось 7,84л газа (н.у.). Определите массовую долю (%) каждого компонента сплава. ​

Answer 1

Ответ:

98% Fe, 2% C

Объяснение:

Fe+H2SO4 = FeSO4+H2
Углерод не реагирует
n(Fe) = V(H2)/Vm = 7.84 л / 22.4 л/моль = 0.35 моль
m(Fe) = n*M = 0.35 моль * 56 г/моль = 19.6 г
w(Fe) = m(Fe)/m(сплава) = 19.6 г / 20 г = 98%
w(C) = 100% - 98% = 2%

Answer 2

Для определения массовой доли каждого компонента сплава (железа и углерода) можно использовать информацию о газе, выделившемся при реакции. По уравнению реакции можно определить количество газа, выделившегося при растворении.

Уравнение реакции растворения сплава железа с углеродом в разбавленной серной кислоте можно записать как:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑

Здесь Fe обозначает железо, а H2SO4 - серная кислота, FeSO4 - сернокислое железо, H2 - выделившийся газ (водород).

Молярное соотношение между железом и водородом в реакции равно 1:1. Массовая доля водорода в воде составляет 11,19% (масса водорода в молекуле H2O / молярная масса H2O * 100%).

7,84 л газа при нормальных условиях (н.у.) соответствуют 0,352 моль водорода (используем закон состояния идеального газа PV = nRT, где P = 1 атм, V = 7,84 л, T = 273 K, R = 0,0821 л·атм/(моль·K)).

Молярная масса водорода (H2) составляет приблизительно 2 г/моль.

Масса выделившегося водорода: 0,352 моль × 2 г/моль = 0,704 г

Так как железо растворено в серной кислоте, весь выделившийся водород происходит из реакции растворения железа.

Масса железа в сплаве составляет: 0,704 г (масса выделившегося водорода) × (массовая доля железа / массовая доля водорода) = 0,704 г × (56 г/моль / 2 г/моль) = 15,872 г

Масса углерода в сплаве: 20 г (общая масса сплава) - 15,872 г (масса железа) = 4,128 г

Таким образом, массовая доля железа в сплаве составляет 15,872 г / 20 г × 100% ≈ 79,36%, а массовая доля углерода равна 4,128 г / 20 г × 100% ≈ 20,64%.