Номер 3.45, страница 59, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.45. Железо массой 11,2 г обработали технической соляной кислотой (массовая доля $HCl$ 27,5%). Вычислите массу технической соляной кислоты, растворившей полностью железную навеску, и объем выделившегося водорода (н. у.).

Дано:

$m(\text{Fe}) = 11,2 \text{ г}$

$\omega(\text{HCl}) = 27,5\% = 0,275$

Найти:

$m(\text{р-ра HCl}) - ?$

$V(\text{H}_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия железа с соляной кислотой. Железо реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида железа(II) и выделением водорода.

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) железа, вступившего в реакцию. Молярная масса железа $M(\text{Fe}) \approx 56 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{11,2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества соляной кислоты, необходимое для полного растворения железа, и количество вещества выделившегося водорода. Из уравнения видно, что вещества реагируют в следующих мольных соотношениях:

$n(\text{Fe}) : n(\text{HCl}) : n(\text{H}_2) = 1 : 2 : 1$

Следовательно, количество вещества соляной кислоты:

$n(\text{HCl}) = 2 \cdot n(\text{Fe}) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

И количество вещества водорода:

$n(\text{H}_2) = n(\text{Fe}) = 0,2 \text{ моль}$

4. Вычислим массу чистого хлороводорода (HCl), которая содержится в растворе. Молярная масса хлороводорода $M(\text{HCl}) = 1,008 + 35,453 \approx 36,5 \text{ г/моль}$.

$m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 0,4 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 14,6 \text{ г}$

5. Теперь можем найти массу технической соляной кислоты, зная массовую долю HCl в ней (27,5%).

$m(\text{р-ра HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{\omega(\text{HCl})} = \frac{14,6 \text{ г}}{0,275} \approx 53,09 \text{ г}$

6. Определим объем выделившегося водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем идеального газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0,2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 4,48 \text{ л}$

Ответ: масса технической соляной кислоты, необходимой для реакции, составляет 53,09 г; объем выделившегося водорода (н. у.) равен 4,48 л.