Какова масса чугунных стружек, необходимая для получения 20,0 м³ водорода (н.у.), при условии, что массовая доля железа

Хорошо, чтобы решить эту задачу, нужно использовать химические расчеты и информацию о составе чугуна. Перед тем как приступить к решению, давайте разберемся в терминах и формулах, которые будут использоваться в этой задаче.

Массовая доля (в процентах) - это количество вещества, выраженное в процентах от общей массы образца. Формула для расчета массовой доли:

массовая доля = (масса вещества / масса образца) * 100%

Также важно знать, что водород (H₂) образуется при реакции реагентов. В данной задаче мы должны рассчитать массу чугунных стружек, необходимую для получения 20,0 м³ водорода. Начнем с пошагового решения.

Шаг 1: Расчет массы чугунных стружек
Для этого нам нужно знать молярную массу чугуна. Молярная масса - это масса одного моля вещества и измеряется в граммах на моль (г/моль). Молярная масса чугуна (Fe) равна примерно 55,85 г/моль.

Шаг 2: Расчет массы железа в чугуне
Мы знаем, что массовая доля железа в чугуне составляет 96,8%. Если общая масса чугуна равна 100 г, масса железа в этом образце будет:

масса железа = массовая доля железа * общая масса чугуна

масса железа = 96,8 г * 100 г = 96,8 г

Шаг 3: Расчет количества вещества водорода
Определяется количество вещества водорода, используя его объем (20,0 м³) и стандартные условия температуры и давления (н.у.), при которых объем одного моля газа составляет 22,4 л. Для этого мы используем формулу идеального газа:

\(n = V / V_m\),

где \(n\) - количество вещества (моль), \(V\) - объем газа (л), \(V_m\) - молярный объем газа (л/моль).

Подставляя значения в формулу, получаем:

\(n = 20,0 м^3 / 22,4 л/моль \approx 0,893 моль\).

Шаг 4: Расчет массы водорода
Теперь мы можем рассчитать массу водорода, зная его количество вещества (0,893 моль) и молярную массу водорода (H₂), которая составляет примерно 2,02 г/моль.

масса водорода = количество вещества * молярная масса

масса водорода = 0,893 моль * 2,02 г/моль \approx 1,802 г.

Таким образом, для получения 20,0 м³ водорода (н.у.), требуется около 1,802 г (или округленно до 1,80 г) чугунных стружек.