Какова объёмная доля выхода водорода при действии избытка соляной кислоты на 44,8 г железа и получении объёма водорода

Для решения этой задачи, давайте сначала определим химическое уравнение реакции. Когда соляная кислота (HCl) действует на железо (Fe), происходит реакция в которой образуется водород (H2) и хлорид железа (FeCl2):

\[2HCl + Fe → FeCl2 + H2\]

Чтобы найти объемную долю выхода водорода (H2), нам необходимо знать массу водорода, образовавшегося при реакции, а также массу изначально использованного железа.

Дано:
- Масса железа (Fe) = 44,8 г
- Объем водорода (H2) = 13,44 л

1. Найдем количество вещества железа, используя его молярную массу. Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 55,85 г/моль.

\[\text{Моля железа (Fe)} = \frac{\text{Масса железа (Fe)}}{\text{Молярная масса железа (Fe)}}\]

\[\text{Моля железа (Fe)} = \frac{44,8 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}}\]

Подсчитав это выражение, получим моль железа.

2. Затем, используя коэффициенты сбалансированного уравнения, узнаем соотношение между молью железа и молью водорода.

Из уравнения, видно, что на 1 моль железа образуется 1 моль водорода.

3. Чтобы найти количество вещества водорода (H2), используем мольное соотношение:

\[\text{Моль H2} = \text{Моля железа (Fe)}\]

4. Затем, найдем объем водорода (H2) при н.у. используя уравнение состояния газа:

\[PV = nRT\]

где P - давление, V - объем, n - количество вещества (моль), R - универсальная газовая постоянная, T - температура (в Кельвинах).

При н.у., температура 0°C = 273 K, давление 1 атм = 101,3 кПа.

Для нашей задачи, нам дан объем водорода (V) равный 13,44 л и необходимо найти количество вещества (n) водорода.

5. Наконец, найдем объемную долю (мольную долю) выхода водорода, используя следующую формулу:

\[\text{Объемная доля H2} = \frac{\text{Моль H2}}{\text{Моль H2} + \text{Моль Fe}} \times 100\]

Подставив все значения в эти формулы и выполнив необходимые арифметические операции, мы сможем найти ответ на задачу.

Ваше подробное решение:

1. Найдем количество вещества железа:
\[\text{Моля железа (Fe)} = \frac{44,8 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \approx 0,802 \, \text{моль}\]

2. Соотношение между молью железа и молью водорода: 1:1

3. Количество вещества водорода:
\[\text{Моль H2} = \text{Моля железа (Fe)} \approx 0,802 \, \text{моль}\]

4. Найдем объем водорода при н.у.:
\[\text{V} = \text{Моль H2} \times \text{R} \times \text{T} = 0,802 \, \text{моль} \times 0,0821 \, \text{л} \, \text{атм/моль} \, \text{K} \times 273 \, \text{K} = 18,65 \, \text{л}\]

5. Найдем объемную долю (мольную долю) выхода водорода:
\[\text{Объемная доля H2} = \frac{\text{Моль H2}}{\text{Моль H2} + \text{Моль Fe}} \times 100 = \frac{0,802 \, \text{моль}}{0,802 \, \text{моль} + 0,802 \, \text{моль}} \times 100 \approx 50\%\]

Таким образом, объемная доля выхода водорода при действии избытка соляной кислоты на 44,8 г железа и получении объема водорода равного 13,44 л составляет примерно 50%.