1. Как определить, является ли образец железного сплава сталью или чугуном, если его масса составляет 10 г, а углерод

1. Для определения, является ли образец железного сплава сталью или чугуном, необходимо использовать метод называемый испарительно-решеточным анализом. Этот метод позволяет определить массовую долю углерода в образце и, соответственно, определить его состав.

Для начала, взвесьте образец железного сплава, его масса составляет 10 г. Затем поместите образец в раствор соляной кислоты для растворения углерода. Важно отметить, что углерод не растворяется в соляной кислоте.

Если масса углерода, не растворившегося в соляной кислоте, составляет 0,4 г, это говорит о том, что образец железного сплава является сталью. В стали содержание углерода обычно не превышает 2%.

Если бы образец был чугуном, то масса не растворившегося углерода была бы значительно больше. В чугуне содержание углерода составляет от 2 до 4%.

Таким образом, исходя из массовой доли не растворившегося углерода, можно определить, что образец железного сплава - сталь.

2. Для определения массовой доли углерода в стали при помощи образца массой 10 г, который сгорает в токе кислорода и образует 0,37 л (н.у) углекислого газа, используется метод газового анализа.

Сначала взвесьте образец стали массой 10 г. Затем поместите его в специальное устройство, обеспечивающее сгорание образца в токе кислорода. В результате сгорания стали образуется углекислый газ (СО2), который можно собрать и измерить объем.

Для вычисления массовой доли углерода в стали воспользуемся законом Шарля для газовой реакции, согласно которому объем газа пропорционален количеству вещества газа:

\[
V = nRT/P
\]

где V - объем газа (0,37 л), n - количество вещества газа (количество молей), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа (в Кельвинах), P - давление газа.

Таким образом, для определения количества молей углерода в образце, используем формулу:

\[
n = \frac{V \cdot P}{RT}
\]

Теперь необходимо определить мольную массу углерода (12 г/моль) для расчета массовой доли:

\[
\text{массовая доля углерода в стали} = \frac{\text{масса углерода}}{\text{масса образца стали}} \times 100\%
\]

\[
\text{массовая доля углерода в стали} = \frac{n \cdot \text{мольная масса углерода}}{\text{масса образца стали}} \times 100\%
\]

Подставив значения, получим:

\[
\text{массовая доля углерода в стали} = \frac{\left(\frac{V \cdot P}{RT}\right) \cdot \text{мольная масса углерода}}{\text{масса образца стали}} \times 100\%
\]

В данном случае, чтобы получить окончательный ответ, нужно знать значения давления, температуры и мольной массы углерода, поскольку они не указаны в задаче. Возьмем стандартные условия (273 К, 1 атм). Подставим эти значения:

\[
\text{массовая доля углерода в стали} = \frac{\left(\frac{0,37 \, \text{л} \times 1 \, \text{атм}}{0,0821 \, \text{л} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1} \cdot 273 \, \text{К}}\right) \cdot 12 \, \text{г/моль}}{10 \, \text{г}} \times 100\%
\]

\[
\text{массовая доля углерода в стали} \approx 16,75\%
\]

Таким образом, массовая доля углерода в данном образце стали составляет примерно 16,75%.