Железо массой 5,6 г растворили в 105 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Определите объем (н.у.) выделившегося при этом газа. Ответ дайте с точностью до тысячных.
Для решения этой задачи нам нужно рассчитать, сколько газа выделится при реакции железа с соляной кислотой, а затем определить объем выделившегося газа при нормальных условиях.
1. Запись реакции
Железо (Fe) реагирует с соляной кислотой (HCl) по уравнению:
\[ Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \]
Из уравнения видно, что 1 моль железа реагирует с 2 моль соляной кислоты, в результате чего выделяется 1 моль водорода (H₂).
2. Молярная масса веществ
- Молярная масса железа (Fe) ≈ 55,85 г/моль.
- Молярная масса водорода (H₂) ≈ 2,02 г/моль.
3. Количество железа
Теперь найдем, сколько моль железа мы имеем. У нас есть 5,6 г Fe:
\[ n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{5,6 \text{ г}}{55,85 \text{ г/моль}} \approx 0,100 \text{ моль} \]
4. Количество водорода
По уравнению реакции, количество выделившегося водорода в моль будет таким же, как и количество железа, поскольку на 1 моль Fe выделяется 1 моль H₂:
\[ n(H_2) = n(Fe) \approx 0,100 \text{ моль} \]
5. Объем выделившегося газа
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Поэтому объем выделившегося водорода можно вычислить по следующей формуле:
\[ V(H_2) = n(H_2) \cdot V_{m} \]
где \( V_{m} = 22,4 \text{ л/моль} \).
Подставим известные значения:
\[ V(H_2) = 0,100 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л} \]
6. Ответ
Объем выделившегося газа (водорода) составляет 2,240 л (с точностью до тысячных).
Таким образом, при растворении 5,6 г железа в 105 г 10%-ного раствора соляной кислоты выделится 2,240 литра водорода при нормальных условиях.
