Дано:
Объем 20%-ной соляной кислоты = 150 мл
Концентрация соляной кислоты = 20%
Плотность соляной кислоты = 1,1 г/см³
Масса железной окалины Fe3O4 = 10 г
Найти:
Состав (в % по массе) раствора после взаимодействия с железной окалиной и избытком железа.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество вещества HCl, содержащееся в 150 мл раствора:
Масса HCl в 150 мл раствора = 150 мл * 1,1 г/мл * 0,20 = 33 г
Количество молей HCl = масса / молярная масса = 33 г / 36,46 г/моль ≈ 0,906 моль
2. Найдем количество вещества, которое будет взаимодействовать с Fe3O4:
Уравнение реакции: Fe3O4 + 8HCl -> FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Из уравнения видно, что 1 моль Fe3O4 соединяется с 8 молями HCl.
Таким образом, количество молей Fe3O4 = 10 г / 231,53 г/моль ≈ 0,043 моль
Количество молей HCl, необходимых для реакции = 0,043 моль * 8 = 0,344 моль
3. Определим оставшееся количество HCl после взаимодействия с Fe3O4:
Оставшееся количество молей HCl = 0,906 моль - 0,344 моль = 0,562 моль
4. После взаимодействия с избытком железа образуется соль железа(III):
Уравнение реакции: FeCl3 + Fe -> 2FeCl2
Избыток железа образует FeCl2, который растворяется.
Количество молей FeCl3, образовавшихся после взаимодействия с избытком железа, равно количеству молей излишка HCl.
Теперь определим состав раствора:
- Масса HCl = 0,562 моль * 36,46 г/моль = 20,48 г
- Масса FeCl3 = 0,344 моль * 162,2 г/моль = 55,71 г
- Масса FeCl2 = 10 г (избыток железа)
Итак, компоненты раствора представлены следующим образом:
- HCl составляет (20,48 г / 86,19 г) * 100% ≈ 23,7%
- FeCl3 составляет (55,71 г / 86,19 г) * 100% ≈ 64,7%
- FeCl2 составляет примерно 11,6%
Ответ:
Полученный после взаимодействия состав раствора: 23,7% HCl, 64,7% FeCl3 и примерно 11,6% FeCl2.