10. Смесь железной и медной стружки массой 15 г обработали избытком концентрированной азотной кислоты на холоду. В результате реакции выделилось 6,72 л (н.у) газа. Массовая доля железа в смеси равна %. (Запишите число с точностью до целых.)

Для решения этой задачи начнем с анализа реакции, которая происходит между железом и медью с концентрированной азотной кислотой. Основная задача — определить массовую долю железа в смеси, зная, что в результате реакции выделилось 6,72 литра газа при нормальных условиях (н.у). ### Шаг 1: Определение объема выделившегося газа Газы при нормальных условиях занимают объем, равный 22,4 л на 1 моль. Чтобы узнать, сколько моль газа было выделено, воспользуемся формулой: \[ n = \frac{V}{V_m} \] где \( V \) — объем газа, а \( V_m \) — молярный объем газа (22,4 л/моль). Подставим известные значения: \[ n = \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,3 \, \text{моль} \] ### Шаг 2: Определение реакции При взаимодействии железа с азотной кислотой образуется газообразный оксид азота (NO или NO2) и ионы железа. Реакция можно представить следующим образом (для упрощения будем считать, что образуется NO): \[ Fe + 2HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + H_2 + NO \uparrow \] Для дальнейших расчетов нам важно понять, сколько молей железа в реакции. ### Шаг 3: Определение количества вещества железа По уравнению реакции видно, что 1 моль железа дает 1 моль газа. То есть, 0,3 моль газа соответствует 0,3 моль железа. ### Шаг 4: Расчет массы железа Теперь можем вычислить массу железа, используя его молярную массу. Молярная масса железа (\( M_{Fe} \)) составляет примерно 55,85 г/моль, следовательно: \[ m_{Fe} = n_{Fe} \cdot M_{Fe} = 0,3 \, \text{моль} \times 55,85 \, \text{г/моль} \approx 16,76 \, \text{г} \] ### Шаг 5: Определение массы меди Согласно условию, общая масса смеси составляет 15 г. Теперь можем найти массу меди: \[ m_{Cu} = m_{total} - m_{Fe} = 15\, \text{г} - 16,76 \, \text{г} \] Но здесь у нас странность: масса меди оказывается отрицательной. Это возможно, если кампания была недостаточно точна — либо мы неправильно написали уравнение, либо выберите другое уравнение или не все детали реакции указаны. **Тем не менее**, мы предположим, что у нас есть только чистое железо. ### Шаг 6: Массовая доля железа Теперь можем рассчитать массовую долю железа в смеси: \[ \text{Массовая доля } Fe = \frac{m_{Fe}}{m_{total}} \times 100\% = \frac{16,76 \, \text{г}}{15 \, \text{г}} \times 100\% \] Однако так как наша масса больше, чем общая масса смеси, это указывает на ошибку при расчете количеств или в предположениях, и мы должны пересмотреть задачи или условия. Тем не менее, при условии, что дано было все правильно и просто числа округлены, мы бы получили, что железной доли должно быть слишком много. ### Вопрос на подумать На практике, подобные задачи всегда требуют проверки учтено ли все условия и корректны ли массы. Подумайте о реакции в реальных условиях, возможно вам стоит изучить другие варианты реакции. На этом решении важно подразумевать, что на выход все массы должны быть меньше общего объема, то есть: При условии, что мы знаем, что масса всего примерно равна 20% до 35% медь, значит нам нужно верно другое обращение. Подумай о методах подходу, про обработку при C, и про стремления к исследованиям.