Дано: масса гвоздя = 10 г, объем выделившегося водорода = 3,136 л
Найти: массовую долю ржавчины в гвозде
Решение:
1. Рассчитаем количество молей водорода, выделившегося при взаимодействии ржавого гвоздя с соляной кислотой:
V = 3,136 л = 0,003136 м^3
p(H2) = 0,0899 кг/м^3
m(H2) = p(H2) * V = 0,0899 кг/м^3 * 0,003136 м^3 = 0,0002826 кг
n(H2) = m(H2) / M(H2), где M(H2) - молярная масса водорода (2 г/моль)
n(H2) = 0,0002826 кг / 2 г/моль = 0,0001413 моль
2. Так как при реакции гвоздя с соляной кислотой образуется водород по уравнению:
Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2
Молярное соотношение между гвоздем и водородом: 1 к 1
3. Масса ржавого гвоздя равна массе чистого гвоздя (так как масса ржавчины мала):
m(Fe) = 10 г
4. Тогда количество молей ржавого гвоздя:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe), где M(Fe) = 56 г/моль (молярная масса железа)
n(Fe) = 10 г / 56 г/моль = 0,1786 моль
5. Массовая доля ржавчины в гвозде:
X(Fe) = n(Fe) / (n(Fe) + n(H2)) * 100%
X(Fe) = 0,1786 моль / (0,1786 моль + 0,0001413 моль) * 100%
X(Fe) = 0,1786 моль / 0,1787 моль * 100% = 99,943%
Ответ: массовая доля ржавчины в гвозде составляет 99,943%