Калій масою 11.7 г повністю прореагував з водою,а продукт цієї реакції і з ортофосфатною кислотою. Обчисліть кількість речовини кислоти що вступила в хімічну реакцію. Визначить масу добутої солі.
Для решения данной задачи проведем реакцию сгорания и реакцию прокаливания и рассчитаем количество выделившейся теплоты в каждом из случаев.
1. Расчет количества выделившейся теплоты в результате сгорания минерала:
Сначала определим количество вещества железа и серы, содержащихся в 48 г минерала. Для этого воспользуемся молярной массой данных элементов.
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
Молярная масса серы (S) = 32,07 г/моль
Масса железа в минерале = 48 г * (46,7% /100) = 22,416 г
Масса серы в минерале = 48 г * (53,3% /100) = 25,584 г
Теперь найдем количество вещества железа и серы в минерале. Для этого разделим их массу на соответствующую молярную массу.
Количество вещества железа = масса железа / молярная масса железа = 22,416 г / 55,85 г/моль ≈ 0,401 моль
Количество вещества серы = масса серы / молярная масса серы = 25,584 г / 32,07 г/моль ≈ 0,798 моль
Составим уравнение реакции сгорания с учетом заданных удельных массовых процентов:
FeS + O2 -> Fe2O3 + SO2
Из уравнения видно, что 1 моль железосеры соединяется с 3 молью кислорода, давая 1 моль оксида железа(III) и 1 моль сернистого газа.
Теплота образования оксида железа(III) при данной температуре = 824 кДж/моль
Теплота образования сернистого газа при данной температуре = 297 кДж/моль
Согласно закону Гесса, теплота реакции сгорания равна разности теплот образования продуктов и исходных веществ:
∆H = (∆H(Fe2O3) + ∆H(SO2)) - (∆H(FeS) + ∆H(O2))
Теперь найдем количество выделившейся теплоты при сгорании 48 г минерала:
Молекулярная масса FeS = (55,85 г/моль + 32,07 г/моль) = 87,92 г/моль
Количество вещества FeS = масса FeS / молекулярная масса FeS = 48 г / 87,92 г/моль ≈ 0,546 моль
Выделяющаяся теплота при сгорании 48 г минерала:
Теплота = ∆H * количество вещества FeS = 947 кДж/моль * 0,546 моль ≈ 517,9 кДж
2. Расчет количества выделившейся теплоты в результате прокаливания с алюминием:
Составим уравнение реакции прокаливания алюминия с оксидом железа(III):
2 Al + Fe2O3 -> 2 Fe + Al2O3
Из уравнения видно, что 2 моль алюминия соединяются с 1 молью оксида железа(III), давая 2 моль железа и 1 моль оксида алюминия.
Теплота образования оксида алюминия при данной температуре = 1675 кДж/моль
Согласно закону Гесса, теплота реакции прокаливания равна разности теплот образования продуктов и исходных веществ:
∆H = (∆H(Fe) + ∆H(Al2O3)) - (∆H(Fe2O3) + ∆H(Al))
Перед тем, как решить задачу, нужно понять, как связаны масса, объем и плотность раствора.
Масса раствора равна произведению объема и плотности:
М = V * p
Теперь найдем массу кислоты, добавленной к воде. Обозначим ее как "х".
Масса раствора (826,7 г) равна сумме массы воды и массы кислоты:
826,7 г = масса воды + масса кислоты
Так как плотность воды равна 1000 г/л, а объем воды равен 770 мл (0,77 л), то масса воды равна:
масса воды = объем воды * плотность воды = 0,77 л * 1000 г/л = 770 г
Теперь мы можем записать уравнение:
826,7 г = 770 г + x
где "x" - масса кислоты.
Чтобы найти "x", вычтем массу воды из общей массы раствора:
x = 826,7 г - 770 г = 56,7 г
Таким образом, в раствор было добавлено 56,7 г кислоты.
Задача 2:
Мы должны найти массу раствора, который получится при растворении 13 г соли.
Масса раствора равна сумме массы воды и массы соли:
М = масса воды + масса соли
Дано, что объем воды равен 0,6 л и плотность воды равна 1000 г/л. Следовательно, масса воды равна:
масса воды = объем воды * плотность воды = 0,6 л * 1000 г/л = 600 г
Теперь мы можем записать уравнение:
М = 600 г + 13 г
1. Расчет количества выделившейся теплоты в результате сгорания минерала:
Сначала определим количество вещества железа и серы, содержащихся в 48 г минерала. Для этого воспользуемся молярной массой данных элементов.
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
Молярная масса серы (S) = 32,07 г/моль
Масса железа в минерале = 48 г * (46,7% /100) = 22,416 г
Масса серы в минерале = 48 г * (53,3% /100) = 25,584 г
Теперь найдем количество вещества железа и серы в минерале. Для этого разделим их массу на соответствующую молярную массу.
Количество вещества железа = масса железа / молярная масса железа = 22,416 г / 55,85 г/моль ≈ 0,401 моль
Количество вещества серы = масса серы / молярная масса серы = 25,584 г / 32,07 г/моль ≈ 0,798 моль
Составим уравнение реакции сгорания с учетом заданных удельных массовых процентов:
FeS + O2 -> Fe2O3 + SO2
Из уравнения видно, что 1 моль железосеры соединяется с 3 молью кислорода, давая 1 моль оксида железа(III) и 1 моль сернистого газа.
Теплота образования оксида железа(III) при данной температуре = 824 кДж/моль
Теплота образования сернистого газа при данной температуре = 297 кДж/моль
Согласно закону Гесса, теплота реакции сгорания равна разности теплот образования продуктов и исходных веществ:
∆H = (∆H(Fe2O3) + ∆H(SO2)) - (∆H(FeS) + ∆H(O2))
∆H = (824 кДж/моль + 297 кДж/моль) - (174 кДж/моль + 0 кДж/моль)
∆H = 1121 кДж/моль - 174 кДж/моль
∆H = 947 кДж/моль
Теперь найдем количество выделившейся теплоты при сгорании 48 г минерала:
Молекулярная масса FeS = (55,85 г/моль + 32,07 г/моль) = 87,92 г/моль
Количество вещества FeS = масса FeS / молекулярная масса FeS = 48 г / 87,92 г/моль ≈ 0,546 моль
Выделяющаяся теплота при сгорании 48 г минерала:
Теплота = ∆H * количество вещества FeS = 947 кДж/моль * 0,546 моль ≈ 517,9 кДж
2. Расчет количества выделившейся теплоты в результате прокаливания с алюминием:
Составим уравнение реакции прокаливания алюминия с оксидом железа(III):
2 Al + Fe2O3 -> 2 Fe + Al2O3
Из уравнения видно, что 2 моль алюминия соединяются с 1 молью оксида железа(III), давая 2 моль железа и 1 моль оксида алюминия.
Теплота образования оксида алюминия при данной температуре = 1675 кДж/моль
Согласно закону Гесса, теплота реакции прокаливания равна разности теплот образования продуктов и исходных веществ:
∆H = (∆H(Fe) + ∆H(Al2O3)) - (∆H(Fe2O3) + ∆H(Al))
∆H = (0 кДж/моль + 1675 кДж/моль) - (824 кДж/моль + 0 кДж/моль)
∆H = 1675 кДж/моль - 824 кДж/моль
∆H = 851 кДж/моль
Теперь найдем количество выделившейся теплоты при прокаливании с 18,1 г алюминия:
Молекулярная масса Al = 26,98 г/моль
Количество вещества Al = масса Al / молярная масса Al = 18,1 г / 26,98 г/моль ≈ 0,671 моль
Выделяющаяся теплота при прокаливании 18,1 г минерала:
Теплота = ∆H * количество вещества Al = 851 кДж/моль * 0,671 моль ≈ 570,5 кДж
Таким образом, количество выделившейся теплоты при сгорании минерала составляет около 517,9 кДж, а при прокаливании с алюминием - около 570,5 кДж.