дано:
- Массовая доля хрома (Cr) в нержавеющей стали = 18 %
- Массовая доля никеля (Ni) в нержавеющей стали = 24 %
- Масса образца нержавеющей стали = 0,40 кг = 400 г
- Массовая доля хлороводорода в соляной кислоте = 16 %
- Плотность соляной кислоты = 1,078 г/см3
найти:
1. Объём соляной кислоты, необходимый для растворения образца нержавеющей стали с учётом двукратного избытка.
решение:
1. Определим массу хрома и никеля в образце нержавеющей стали:
Масса хрома:
m_Cr = 0,18 * 400 г = 72 г
Масса никеля:
m_Ni = 0,24 * 400 г = 96 г
2. Запишем уравнение реакций для растворения хрома и никеля в соляной кислоте:
Cr + 6HCl → CrCl3 + 3H2
Ni + 2HCl → NiCl2 + H2
Теперь найдем теоретическое количество хлороводорода, необходимое для реакции.
- Молярные массы:
Cr = 52 г/моль
Ni = 58,7 г/моль
HCl = 36,5 г/моль
Количество моль хрома:
n_Cr = m_Cr / M_Cr = 72 г / 52 г/моль = 1,3846 моль
Количество моль никеля:
n_Ni = m_Ni / M_Ni = 96 г / 58,7 г/моль = 1,632 моль
Для хрома требуется:
1 моль Cr требует 6 моль HCl ⇒ 1,3846 моль Cr требует 6 * 1,3846 = 8,3076 моль HCl
Для никеля требуется:
1 моль Ni требует 2 моль HCl ⇒ 1,632 моль Ni требует 2 * 1,632 = 3,264 моль HCl
Общее количество HCl:
Total_HCl = 8,3076 + 3,264 = 11,5716 моль HCl
Учитывая двукратный избыток:
Total_HCl_with_excess = 2 * 11,5716 = 23,1432 моль HCl
3. Найдём массу хлороводорода:
Mass_HCl = Total_HCl_with_excess * M_HCl = 23,1432 моль * 36,5 г/моль = 845,71 г
4. Теперь найдём массу раствора соляной кислоты:
Масса раствора = Mass_HCl / (массовая доля HCl)
Mass_solution = 845,71 г / 0,16 = 5285,69 г
5. Определяем объём раствора:
Volume_solution = Mass_solution / плотность = 5285,69 г / 1,078 г/см3 = 4895,37 см3
ответ:
Объём соляной кислоты, необходимый для растворения образца нержавеющей стали при двукратном избытке: 4895,37 см3