Яка масова частка заліза в суміші розчиненої в надлишку розведеної сульфатної кислоти, у якій виділилося 8,4 л водню

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся соответствующие химические реакции и уравнения. По условию задачи мы знаем, что при реакции сульфатной кислоты с железом образуется водород. Давайте представим эту реакцию и запишем ее уравнение:

Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2

В этом уравнении Fe обозначает железо, H2SO4 обозначает сульфатную кислоту, FeSO4 обозначает сульфат железа, а H2 обозначает водород.

У нас известно, что выделилось 8,4 л водорода. Чтобы найти массовую долю железа в смеси, нам нужно определить, сколько массы сульфата железа образовалось из реагирующего железа.

1. Сначала найдем количество вещества водорода, используя уравнение реакции. Из уравнения видно, что на каждый моль железа образуется один моль водорода. Таким образом, количество молей водорода равно количеству молей железа.

Используем идеальный газовый закон: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К), T - температура в Кельвинах.

n(H2) = (P * V) / (R * T)

Поскольку задан объем в литрах и давление в нормальных условиях, то T = 273,15 К, R = 0,0821 л·атм/моль·К. Подставив значения, найдем количество молей водорода.

n(H2) = (1 * 8,4) / (0,0821 * 273,15) = 0,365 моль (округляем до трех знаков после запятой).

2. Теперь найдем количество молей железа, используя уравнение реакции. Из уравнения видно, что на один моль железа приходится один моль сульфата железа. Следовательно, количество молей железа равно количеству молей сульфата железа.

n(Fe) = 0,365 моль (по ранее найденному значению).

3. Найдем массу сульфата железа (FeSO4). Для этого нам понадобится молярная масса FeSO4. Молярная масса FeSO4 равна сумме массы атомов железа (Fe), серы (S) и кислорода (O).

Масса FeSO4 = (масса Fe + масса S + масса O)

Масса FeSO4 = (55,845 г/моль + 32,06 г/моль + 4 * 16,00 г/моль) = 151,91 г/моль

4. Теперь, чтобы найти массовую долю железа в смеси, мы должны разделить массу железа на массу сумы всех компонентов.

Массовая доля железа = (масса железа / масса сумы всех компонентов) * 100%

Масса сумы всех компонентов = масса Fe + масса FeSO4 + масса H2SO4

Масса FeSO4 = n(Fe) * (масса FeSO4 / моль FeSO4) = 0,365 * 151,91 г/моль = 55,41 г

Масса H2SO4 = n(Fe) * (масса H2SO4 / моль H2SO4) = 0,365 * (98,09 г/моль + 4 * 16,00 г/моль) = 62,46 г

Массовая доля железа = (13,0 г / (13,0 г + 55,41 г + 62,46 г)) * 100% = 7,09%

Таким образом, массовая доля железа в смеси составляет 7,09%.