Вопрос школьника
При растворении железа в горячей концентрированной азотной кислоте выделилось 16,8 л (н. у.) диоксида азота. Масса вступившего в реакцию железа равна
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции между железом и азотной кислотой:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что на каждый моль железа необходимо 4 моля азотной кислоты. Также известно, что при реакции выделяется 2 моля диоксида азота на каждый моль железа.
Из условия задачи известно, что при растворении железа в азотной кислоте выделилось 16,8 л диоксида азота. Переведем это значение в молы, используя уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа, P — давление газа.
При нормальных условиях (н. у.) температура и давление равны 273 К и 101,3 кПа соответственно. Подставляя значения, получаем:
n = PV/RT = (101,3 кПа * 16,8 л) / (8,31 Дж/моль*К * 273 К) ≈ 0,11 моль
Таким образом, количество молей диоксида азота, выделившегося при растворении железа, равно 0,11 моль. Из уравнения реакции видно, что на каждый моль железа необходимо 2 моля диоксида азота, следовательно, количество молей железа равно:
n(Fe) = n(NO2) / 2 = 0,11 моль / 2 = 0,055 моль
Для расчета массы железа необходимо умножить количество молей на молярную массу железа:
m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 0,055 моль * 56 г/моль = 3,08 г
Таким образом, масса вступившего в реакцию железа равна 3,08 г.
