При взаимодействии смеси железа и меди с избытком соляной кислоты выделилось 2,24 л газа (н.у.).

Ответы на вопрос

Отвечает Борисенков Михаил.

Для решения задачи будем использовать химические реакции, происходящие при взаимодействии железа и меди с соляной и серной кислотами.

Шаг 1. Реакция с соляной кислотой (HCl):

При реакции железа с соляной кислотой образуется водородный газ:

Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2

Медь не реагирует с соляной кислотой, так как она не является активным металлом и не может вытеснить водород из кислоты. Поэтому газ, выделяющийся при взаимодействии смеси с соляной кислотой, является водородом, образующимся только за счет железа.

Объем выделившегося водорода — 2,24 л (при нормальных условиях). По закону Авогадро, объем газа пропорционален количеству вещества. Для водорода:

V = n \cdot V_{\text{мол}} = n \cdot 22,4 \, \text{л/моль}

Отсюда:

n(H_2) = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 \, \text{моль}

Так как из 1 моля железа при реакции с соляной кислотой образуется 1 моль водорода, следовательно, количество железа в смеси равно 0,1 моль.

Шаг 2. Реакция с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄):

При реакции железа с горячей концентрированной серной кислотой также выделяется водородный газ:

Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2

Медь в данной реакции не реагирует, поэтому газ с характерным запахом, который выделяется, также является водородом, получающимся за счет железа. Объем выделившегося газа — 4,48 л. Так как это количество газа образуется только из железа, посчитаем количество вещества водорода:

n(H_2) = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \, \text{моль}

Здесь мы видим, что 0,2 моль водорода выделилось при реакции с серной кислотой. Это также соответствует количеству железа, вступившего в реакцию, так как на каждый моль железа выделяется 1 моль водорода.

Шаг 3. Определение массы металлов в смеси:

Итак, мы знаем, что железа в смеси 0,1 моль (из первой реакции). Рассчитаем массу железа:

m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 0,1 \, \text{моль} \cdot 56 \, \text{г/моль} = 5,6 \, \text{г}

Общее количество смеси — это 5,6 г железа и масса меди, которую найдем из общего количества вещества смеси. Из второй реакции, где выделяется 0,2 моль водорода, мы видим, что металл в смеси (железо и медь) ведет себя как железо, и эта масса совпадает с количеством железа.

Масса меди в смеси равна разности общей массы смеси и массы железа:

m(\text{Cu}) = m(\text{смесь}) - m(Fe) = 10,0 \, \text{г} - 5,6 \, \text{г} = 4,4 \, \text{г}

Шаг 4. Массовые доли металлов в смеси:

Теперь можем найти массовые доли железа и меди в смеси:

\omega(Fe) = \frac{m(Fe)}{m(\text{смесь})} = \frac{5,6}{10,0} = 0,56 = 56\%

\omega(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{m(\text{смесь})} = \frac{4,4}{10,0} = 0,44 = 44\%

Ответ:
Массовая доля железа в смеси составляет 56%, а массовая доля меди — 44%.

Ответы на вопрос

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Химия

Последние заданные вопросы в категории Химия