Номер 8, страница 223 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. При растворении стальной проволоки массой 57 г в соляной кислоте выделился 1 моль водорода. Определите массовую долю углерода в стали.

Дано:

$m(\text{стали}) = 57$ г

$n(H_2) = 1$ моль

Найти:

$\omega(C)$ - ?

Решение:

Сталь представляет собой сплав железа (Fe) с углеродом (C). При взаимодействии с соляной кислотой (HCl) в реакцию вступает только железо, так как углерод является неметаллом и не реагирует с разбавленными кислотами-неокислителями.

Запишем уравнение реакции, которая происходит при растворении стали в соляной кислоте:

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

Согласно уравнению реакции, из 1 моль железа образуется 1 моль водорода. Это означает, что их мольные соотношения равны $1:1$. Зная количество выделившегося водорода, мы можем найти количество вещества прореагировавшего железа:

$n(Fe) = n(H_2) = 1 \text{ моль}$

Далее вычислим массу железа, используя его молярную массу ($M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$):

$m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 1 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 56 \text{ г}$

Поскольку стальная проволока состоит только из железа и углерода, масса углерода в ней будет равна разности между общей массой проволоки и массой прореагировавшего железа:

$m(C) = m(\text{стали}) - m(Fe) = 57 \text{ г} - 56 \text{ г} = 1 \text{ г}$

Теперь мы можем определить массовую долю углерода в стали. Массовая доля вещества в смеси (или сплаве) — это отношение массы этого вещества к общей массе смеси, выраженное в долях единицы или процентах.

$\omega(C) = \frac{m(C)}{m(\text{стали})} \cdot 100\% = \frac{1 \text{ г}}{57 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 1.75438...\% \approx 1.75\%$

Ответ: массовая доля углерода в стали составляет примерно 1.75%.