Чтобы решить задачу, необходимо использовать химические уравнения и некоторые известные соотношения. Нам нужно знать, сколько массы соляной кислоты (HCl) потребуется для получения 30 г водорода (H₂).
Запишем уравнение реакции: Реакция между железом (Fe) и соляной кислотой (HCl) выглядит следующим образом:
\[ Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \]
Из этого уравнения видно, что 1 моль железа реагирует с 2 моль HCl, чтобы получить 1 моль водорода.
Определим количество воды (граммы) в моль Х₂: Молярная масса водорода \(H_2\) составляет 2 г/моль. Чтобы узнать, сколько моль водорода нужно для получения 30 г, используем формулу:
\[ n(H_2) = \frac{m}{M} \]
где:
- \(m = 30 \, \text{г}\) (масса водорода)
- \(M = 2 \, \text{г/моль}\) (молярная масса водорода)
Подставляем значения:
\[ n(H_2) = \frac{30 \, \text{г}}{2 \, \text{г/моль}} = 15 \, \text{моль} \]
Определим количество соляной кислоты, необходимое для реакции: Из уравнения реакции видно, что на 1 моль H₂ необходимо 2 моль HCl. Таким образом, нам нужно 30 моль HCl для 15 моль H₂:
\[ n(HCl) = 2 \cdot n(H_2) = 2 \cdot 15 \, \text{моль} = 30 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу соляной кислоты: Молярная масса HCl составляет 36,5 г/моль. Теперь можем рассчитать массу 30 моль HCl:
\[ m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 30 \, \text{моль} \cdot 36,5 \, \text{г/моль} = 1095 \, \text{г} \]
Таким образом, масса соляной кислоты, необходимая для реакции с железом, чтобы выделилось 30 г водорода, составляет 1095 г.