Question

Смесь массой 9,34 г, состоящую из порошков железа и меди, поместили в трубчатую печь и длительное время нагревали в токе сухого хлора. Полученный твёрдый продукт массой 19,67 г поместили в мерную колбу объёмом 250 см3, содержащую 100 см3 36,0%-ной соляной кислоты плотностью 1180 г/дм3. После полного растворения твёрдого продукта раствор разбавили до метки дистиллированной водой, причём образовавшийся раствор имел плотность 1196 г/дм3. В стакан поместили порцию приготовленного раствора объёмом 50,0 см3 и внесли железную пластинку массой 35,54 г. Через некоторое время пластинку вынули из раствора, промыли дистиллированной водой и взвесили. Масса пластинки оказалась равна 32,20 г. Рассчитайте массовую долю железа в исходной смеси металлов, приняв во внимание, что потери конечного продукта хлорирования при извлечении из печи составили 5,46 %. Установите качественный состав раствора в стакане после окончания эксперимента и рассчитайте массовую долю соли железа в нём.

Answer 1

дано:

- масса смеси (м_смеси) = 9,34 г
- масса продукта (м_продукта) = 19,67 г
- объем колбы (V_колбы) = 250 см³
- объем раствора с соляной кислотой (V_кислота) = 100 см³
- концентрация соляной кислоты (C_кислота) = 36,0%
- плотность соляной кислоты (ρ_кислота) = 1180 г/дм³
- плотность полученного раствора (ρ_раствор) = 1196 г/дм³
- объем взятого раствора (V_взятый) = 50,0 см³
- масса железной пластинки до (м_пластинка_до) = 35,54 г
- масса железной пластинки после (м_пластинка_после) = 32,20 г
- потери конечного продукта хлорирования = 5,46%

найти:

1. массовую долю железа в исходной смеси металлов.
2. качественный состав раствора в стакане после окончания эксперимента.
3. массовую долю соли железа в растворе.

решение:

1. Рассчитаем массу потерянного продукта хлорирования:

м_потеря = м_продукта * (потери / 100) = 19,67 г * (5,46 / 100) = 1,072 г

Таким образом, масса чистого продукта:

м_чистый_продукт = м_продукта - м_потеря = 19,67 г - 1,072 г = 18,598 г

2. Теперь рассчитаем массу солей, образовавшихся при реакции с соляной кислотой.

Сначала определим массу соляной кислоты в растворе:

м_кислота = V_кислота * ρ_кислота = 100 см³ * 1180 г/дм³ = 118 г

Массовая доля HCl в растворе:

м_HCl = C_кислота * м_кислота = 36% * 118 г = 42,48 г

Теперь вычислим массы железа и меди в конечном продукте. Поскольку только железо реагирует с HCl, а медь не растворяется, мы можем использовать разницу масс:

м_железа = м_пластинка_до - м_пластинка_после = 35,54 г - 32,20 г = 3,34 г

3. Теперь найдем содержание железа в конечном растворе. После реакции с HCl весь железо превратилось в соль FeCl₂.

Так как объем раствора составляет 50 см³, то концентрация соли:

м_соли = м_железа = 3,34 г

Общая масса раствора после разбавления:

м_раствор = V_раствор * ρ_раствор = 250 см³ * 1196 г/дм³ = 299 г

Теперь найдем массовую долю соли железа в растворе:

массовая доля соли железа = (м_соли / м_раствор) * 100% = (3,34 г / 299 г) * 100% ≈ 1,12%

ответ:

1. Массовая доля железа в исходной смеси = (м_железа / м_смеси) * 100% = (3,34 г / 9,34 г) * 100% ≈ 35,8%
2. Качественный состав раствора в стакане: содержится соль железа (FeCl₂).
3. Массовая доля соли железа в растворе ≈ 1,12%.