Вопрос школьника
Железные стружки массой 0,17 г обработали избытком соляной кислоты. Рассчитайте массовую долю (в%) примесей в стружках, если в реакции выделилось 56 мл водорода при 25 °С 1,05*10^5 Па. Предположите, что примеси не растворяются в соляной кислоте.
Ответ от учителя
Дано: масса железных стружек — 0,17 г, объем выделившегося водорода — 56 мл, температура — 25 °С, давление — 1,05*10^5 Па.
Найдем количество выделившегося водорода по уравнению реакции:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
1 моль железа соответствует 1 моль водорода. Молярная масса железа равна 56 г/моль, поэтому количество молей железа в стружках:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 0,17 г / 56 г/моль = 0,003 моль
Следовательно, количество молей выделившегося водорода:
n(H2) = n(Fe) = 0,003 моль
Объем выделившегося водорода можно перевести в условия стандартного давления и температуры (0 °С, 101,3 кПа):
V(H2) = 56 мл = 0,056 л
n(H2) = V(H2) / Vm = 0,056 л / 0,0245 л/моль = 2,29*10^-3 моль
где Vm — молярный объем газа при стандартных условиях.
Теперь можно рассчитать массу соляной кислоты, которая участвовала в реакции:
n(HCl) = n(H2) / 2 = 1,15*10^-3 моль
m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) = 1,15*10^-3 моль * 36,5 г/моль = 0,042 г
Массовая доля примесей в стружках равна:
x = (m(исходных стружек) — m(чистого железа)) / m(исходных стружек) * 100%
m(чистого железа) = n(Fe) * M(Fe) = 0,003 моль * 56 г/моль = 0,168 г
m(исходных стружек) = 0,17 г
x = (0,17 г — 0,168 г) / 0,17 г * 100% = 1,18%
Ответ: массовая доля примесей в стружках составляет 1,18%.
