Для решения задачи о массовой доле железа в смеси стружки, сначала нужно проанализировать химическую реакцию, происходящую при обработке стружки соляной кислотой.
1. Химические реакции
При реакции железа с соляной кислотой (HCl) образуется хлорид железа и выделяется водород (H₂):
[ \text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 ]
А серебро (Ag) не реагирует с соляной кислотой, поэтому в расчётах его можно не учитывать.
2. Объём водорода
У нас дан объём выделившегося водорода, который составляет 300 мл. Чтобы использовать этот объём в расчетах, нужно перевести его в моли, так как количество вещества измеряется в молях.
При нормальных условиях (н. у.) 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22400 мл). Используем эту информацию для перевода объёма водорода в моли:
[
n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{300 \text{ мл}}{22400 \text{ мл/моль}} = \frac{300}{22400} = 0,01339 \text{ моль}
]
3. Определение массы железа
Согласно уравнению реакции, 1 моль железа даёт 1 моль водорода. Таким образом, количество железа, которое реагировало (в моль), равно количеству образовавшегося водорода:
[
n(Fe) = n(H_2) = 0,01339 \text{ моль}
]
Теперь нужно рассчитать массу железа, используя его молярную массу. Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 55,85 г/моль. Таким образом, масса железа в стружке:
[
m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 0,01339 \text{ моль} \cdot 55,85 \text{ г/моль} = 0,746 \text{ г} \approx 0,75 \text{ г}
]
4. Массовая доля железа в смеси
Теперь, зная массу железа и общую массу смеси, можем найти массовую долю железа. Общая масса смеси составляет 2,5 г:
[
\text{Массовая доля} = \frac{m(Fe)}{m_{\text{смесь}}} \cdot 100% = \frac{0,75 \text{ г}}{2,5 \text{ г}} \cdot 100% = 30%
]
Ответ
Массовая доля железа в смеси составляет 30%.
Таким образом, мы подробно проанализировали и рассчитали необходимую массу железа и его долю в смеси стружку. Если у вас есть дополнительные вопросы или нужно объяснить что-то ещё, дайте знать!
