Чтобы решить эту задачу, давайте разберем ее шаг за шагом.
Шаг 1: Определим количество вещества HCl
Мы знаем массу раствора HCl и массовую долю. Массовая доля 20% означает, что в 100 г раствора содержится 20 г HCl.
Рассчитаем массу HCl в 547,5 г раствора:
[
\text{Масса HCl} = \text{Масса раствора} \times \text{Массовая доля}
]
[
\text{Масса HCl} = 547,5 , \text{г} \times 0,20 = 109,5 , \text{г}
]
Шаг 2: Переведем массу HCl в молекулы (количество вещества)
Теперь нужно перевести массу HCl в количество вещества, используя молярную массу HCl:
- Молярная масса HCl (водорода + хлора):
- H: 1 г/моль
- Cl: 35,5 г/моль
[
\text{Молярная масса HCl} = 1 + 35,5 = 36,5 , \text{г/моль}
]
Теперь найдем количество моль HCl:
[
n = \frac{\text{Масса HCl}}{\text{Молярная масса HCl}} = \frac{109,5 , \text{г}}{36,5 , \text{г/моль}} \approx 3 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определим уравнение реакции
Реакция между железом и хлороводородом (HCl) выглядит следующим образом:
[
\text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2
]
Из уравнения реакции видно, что 1 моль железа реагирует с 2 молями HCl и в результате выделяется 1 моль водорода (H₂).
Шаг 4: Найдем количество выделившегося водорода
Если у нас есть 3 моль HCl, то количество молей водорода, которое выделится:
[
\text{Количество H}_2 = \frac{n(\text{HCl})}{2} = \frac{3}{2} = 1,5 , \text{моль}
]
Шаг 5: Переведем количество водорода в литры
При нормальных условиях (н.у.), 1 моль газа занимает 22,4 л. Соответственно, объем водорода будет равен:
[
V = n \times 22,4 , \text{л/моль} = 1,5 , \text{моль} \times 22,4 , \text{л/моль} = 33,6 , \text{л}
]
Ответ
При взаимодействии 547,5 г раствора HCl с железом выделится 33,6 литров водорода (н.у.).
