ХИМИЯ 9 КЛАСС 3.45. Какова масса технической соляной кислоты, содержащей 27,5% HCI, необходимая для полного растворения

3.45. Для решения этой задачи мы будем использовать принцип соответствия масс при химических реакциях и стехиометрии, а именно закон золотого сечения.

Сначала найдем количество вещества железа (Fe), которое необходимо полностью растворить. Для этого мы воспользуемся молярной массой Fe, которая равна 55,8 г/моль.

Масса Fe: 11,2 г
Молярная масса Fe: 55,8 г/моль

Применяя формулу массы вещества:
\[n = \frac{m}{M}\]

где n - количество вещества (в молях), m - масса вещества (в граммах), M - молярная масса вещества (в г/моль), мы можем найти количество вещества Fe:

\[n_{Fe} = \frac{11,2}{55,8} \approx 0,20 \, \text{моль}\]

Теперь мы можем применить стехиометрический коэффициент из химического уравнения реакции между Fe и HCl. По уравнению:

\[Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\]

Мы видим, что для полного растворения 1 моля Fe требуется 2 моля HCl. Следовательно, для 0,20 моль Fe требуется:

\[0,20 \, \text{моль Fe} \times \frac{2 \, \text{моль HCl}}{1 \, \text{моль Fe}} = 0,40 \, \text{моль HCl}\]

Теперь рассмотрим содержание HCl в технической соляной кислоте. Получено значение в процентах, поэтому мы можем найти количество HCl:

Содержание HCl: 27,5%

Количество HCl = 0,275 \times 0,40 \, \text{моль} \approx 0,11 \, \text{моль HCl}

Наконец, мы можем найти массу технической соляной кислоты, содержащей 27,5% HCl, используя молярную массу HCl (36,5 г/моль) и количество HCl:

Молярная масса HCl: 36,5 г/моль
Количество HCl: 0,11 моль

Масса технической соляной кислоты: 0,11 \times 36,5 \approx 4,0 \, \text{г}

Таким образом, масса технической соляной кислоты, содержащей 27,5% HCl, необходимая для полного растворения 11,2 г железа, составляет 4,0 г.

Теперь перейдем к объему выделившегося водорода (н.у.):

Из химического уравнения видно, что для полного растворения 1 моля HCl образуется 1 моль H2. Таким образом, количество выделившегося водорода будет равно количеству HCl, а значит 0,11 моль.

Для расчета объема водорода (н.у.) мы воспользуемся уравнением состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление (нормальные условия = 1 атм), V - объем газа (который нам и нужен), n - количество вещества газа (0,11 моль), R - универсальная газовая постоянная (0,0821 атм·л/моль·К), T - температура (нормальные условия = 273,15 К).

Подставим известные значения в уравнение:

1 \cdot V = 0,11 \cdot 0,0821 \cdot 273,15

V = "\frac{0,11 \cdot 0,0821 \cdot 273,15}{1}"\approx 2,1 л

Таким образом, объем выделившегося водорода (н.у.) составляет около 2,1 л.