Question

До суміші масою 20 г, що складається з порошків магнію та силіцію, добавили розбавлену хлоридну кислоту, узяту в надлишку. Унаслідок цього виділився водень об’ємом 5,6 л (н. у.), який повністю витратили на відновлення заліза з ферум(ІІ) оксиду. 1. Обчисліть масову частку (%) магнію в суміші. 2. Обчисліть масу (г) заліза, яке відновили з його оксиду.

Answer 1

Зразу скажемо, що силіцій з хлоридною кислотою тут взаємодіяти не буде
Пишемо реакцію з магнієм
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
Рахуємо кількість речовини водню
n = V / Vm = 5.6 / 22.4 = 0.25 моль
За рівнянням реакції кількість речовини магнію така ж як і кількість речовини водню, тобто 0.25 моль
Рахуємо масу магнію
m = n * M = 0.25 * 24 = 6 г
Ну і рахуємо масову частку магнію у суміші
w = m(Mg) / m(суміші) = 6 / 20 = 0.3 або 30%
Пишемо раступну реакцію
FeO + H2 = Fe + H2O
Ми знаємо, що водню виділилось 0.25 моль
За рівнянням реакції заліза утворилось стільки ж
Рахуємо масу заліза
m = n * M = 0.25 * 56 = 14 г

Answer 2

Щоб розв'язати це завдання, спочатку складемо рівняння хімічної реакції, що відбулася, та визначимо масу магнію та заліза.

1. Хімічна реакція:

Спочатку магній реагує з хлоридною кислотою: \[ Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \]

Оскільки виділяється водень об'ємом 5,6 л (н.у.), ми можемо визначити кількість молекул водню та, відповідно, масу магнію, який взяв участь у реакції.

\[ 2 \text{ мол H}_2 \rightarrow 5,6 \text{ л (н.у.)} \]

Маса молекули водню \(H_2 = 2 \cdot 1 \, \text{г/моль}\).

Таким чином, маса магнію (\(Mg\)) може бути визначена як: \[ 2 \cdot \text{маса } H_2 = 2 \cdot 2 \, \text{г/моль} = 4 \, \text{г/моль} \]

20 г суміші містить \(\frac{20 \, \text{г}}{4 \, \text{г/моль}} = 5 \, \text{моль Mg}\).

Тепер ми можемо знайти масу магнію: \[ \text{Маса магнію} = 5 \, \text{моль} \times 24,31 \, \text{г/моль} \]

2. Масова частка магнію в суміші:

Масова частка магнію в суміші визначається як: \[ \text{Масова частка Mg} = \frac{\text{Маса Mg}}{\text{Маса суміші}} \times 100\% \]

3. Відновлення заліза:

Вода зводиться на водень, а залізо (Fe) відновлюється з його оксиду: \[ 3 \text{ Fe}_2O_3 + 6 \text{ H}_2 \rightarrow 4 \text{ Fe} + 6 \text{ H}_2O \]

Кількість молекул водню, яка взяла участь у реакції, визначається об'ємом водню: \[ 6 \text{ мол H}_2 \rightarrow 5,6 \, \text{л (н.у.)} \]

Оскільки 1 моль заліза взаємодіє з 3 молями \(H_2\), то можемо знайти кількість молей \(Fe_2O_3\) та визначити масу заліза: \[ 3 \, \text{моль Fe}_2O_3 \rightarrow 6 \, \text{моль H}_2 \]

Таким чином, можна знайти масу заліза: \[ \text{Маса заліза} = 3 \, \text{моль Fe}_2O_3 \times 2 \cdot 55,85 \, \text{г/моль} \]

Тепер ви можете обчислити ці значення, використовуючи зазначені формули та допоміжні обчислення.