Массовая доля хрома в образце нержавеющей стали равна 18 %, никеля — 24 %. Соляная кислота какого объёма с массовой долей хлороводорода 16 % и плотностью 1,078 г/см3 необходима для растворения такого образца нержавеющей стали массой 0,40 кг? Примите, что кислота нужна в двукратном избытке по сравнению с теоретическим количеством.
от

1 Ответ

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
от