смесь железной и медной стружки массой 25 г обработали избытком концентрированной азотной кислоты на холоду. в результате реакции выделилось 6,72 л (н.у.) газа. определите массовую долю железа в смеси
Для решения данной задачи, необходимо вспомнить некоторые основы химии.
Во-первых, давайте составим уравнение реакции между железной стружкой и азотной кислотой.
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)2 + 2H2O + N2
Из уравнения видно, что в результате реакции образуется азот (N2). При этом, уравнение уже сбалансировано.
Теперь рассмотрим величину, которая нам дана: объем газа. Отметим, что объем газа прямо пропорционален количеству вещества газа (по закону Авогадро). Объем газа измеряется в литрах, поэтому для удобства дальнейших расчетов переведем его в моли через их молярный объем при нормальных условиях (н.у. - нормальные условия):
V (н.у.) = 6,72 л
V (н.у.) = n * Vm (н.у.)
Vm (н.у.) = 22,4 л/моль (это молярный объем идеального газа при н.у.)
n = V (н.у.) / Vm (н.у.)
n = 6,72 л / 22,4 л/моль ≈ 0,3 моль
Таким образом, у нас образовалось 0,3 моль азота.
Теперь приступим к расчету массовой доли железа в смеси.
Молярные отношения в уравнении реакции показывают, что на одну моль железа приходится 4 моля азотной кислоты. Зная количество молей азота, можно определить количество молей железа, используя коэффициент пропорциональности 1:4:
Во-первых, давайте составим уравнение реакции между железной стружкой и азотной кислотой.
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)2 + 2H2O + N2
Из уравнения видно, что в результате реакции образуется азот (N2). При этом, уравнение уже сбалансировано.
Теперь рассмотрим величину, которая нам дана: объем газа. Отметим, что объем газа прямо пропорционален количеству вещества газа (по закону Авогадро). Объем газа измеряется в литрах, поэтому для удобства дальнейших расчетов переведем его в моли через их молярный объем при нормальных условиях (н.у. - нормальные условия):
V (н.у.) = 6,72 л
V (н.у.) = n * Vm (н.у.)
Vm (н.у.) = 22,4 л/моль (это молярный объем идеального газа при н.у.)
n = V (н.у.) / Vm (н.у.)
n = 6,72 л / 22,4 л/моль ≈ 0,3 моль
Таким образом, у нас образовалось 0,3 моль азота.
Теперь приступим к расчету массовой доли железа в смеси.
Молярные отношения в уравнении реакции показывают, что на одну моль железа приходится 4 моля азотной кислоты. Зная количество молей азота, можно определить количество молей железа, используя коэффициент пропорциональности 1:4:
n(Fe) = 0,3 моль * (1 моль Fe / 4 моль N2) ≈ 0,075 моль
Теперь определим массу железа в смеси. Для этого воспользуемся молярной массой железа:
M(Fe) = 55,85 г/моль (молярная масса железа)
m(Fe) = n(Fe) * M(Fe)
m(Fe) = 0,075 моль * 55,85 г/моль ≈ 4,19 г
Таким образом, в смеси содержится примерно 4,19 г железа.
Наконец, чтобы найти массовую долю железа в смеси, нужно разделить массу железа на общую массу смеси и умножить результат на 100%:
массовая доля железа = (4,19 г / 25 г) * 100% ≈ 16,76%
Итак, массовая доля железа в смеси составляет около 16,76%.