Дано:
- Массовая доля углерода в образце чугуна = 1,12 % = 0,0112
Принимаем, что весь углерод входит в состав цементита (Fe3C).
Найти:
- Массовую долю цементита в образце чугуна.
Решение:
1. Найдем молярные массы компонентов в цементите:
- Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
- Молярная масса углерода (C) = 12,01 г/моль
Молярная масса цементита (Fe3C):
M(Fe3C) = 3 * M(Fe) + M(C)
M(Fe3C) = 3 * 55,85 + 12,01 ≈ 179,56 г/моль
2. Теперь найдем массу углерода в цементите из общей массы чугуна. Пусть общая масса образца чугуна = 100 г (для удобства расчетов). Тогда масса углерода:
m(C) = 0,0112 * 100 g = 1,12 г
3. Определим количество молей углерода:
n(C) = m(C) / M(C)
n(C) = 1,12 g / 12,01 g/моль ≈ 0,0931 моль
4. В цементите на 1 моль углерода приходится 3 моли железа. Найдем количество молей цементита:
n(Fe3C) = n(C) = 0,0931 моль
5. Теперь найдем массу цементита:
m(Fe3C) = n(Fe3C) * M(Fe3C)
m(Fe3C) = 0,0931 моль * 179,56 g/моль ≈ 16,71 г
6. Рассчитаем массовую долю цементита в образце чугуна:
mass fraction(Fe3C) = m(Fe3C) / total mass * 100%
mass fraction(Fe3C) = 16,71 g / 100 g * 100% ≈ 16,71 %
Ответ:
Массовая доля цементита в образце чугуна составляет примерно 16,71 %.