Question

Образец белого чугуна массой 5 г растворили в избытке раствора серной кислоты. При этом выделилось 1,94 л газа (н.у.) и остался нерастворимый остаток. Какова массовая доля углерода в данном образце (содержанием кремния пренебречь)?

Answer 1

Дано:
- масса образца белого чугуна m(Fe) = 5 г
- объем выделившегося газа V(gas) = 1,94 л (при н.у.)

Найти:
- массовую долю углерода (C) в образце белого чугуна.

Решение:

1. Определим количество молей газа, который выделился. Газ, выделяющийся при реакции, скорее всего, это водород (H2), так как чугун содержит железо и углерод, а серная кислота реагирует с ними.
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
n(gas) = V(gas) / 22,4 л/моль = 1,94 л / 22,4 л/моль ≈ 0,0865 моль

2. Учитывая реакцию между железом и серной кислотой:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑

Из уравнения видно, что на 1 моль железа выделяется 1 моль водорода. Следовательно, количество молей железа, которое прореагировало, равно количеству молей водорода:
n(Fe) = n(gas) = 0,0865 моль

3. Рассчитаем массу железа:
Молярная масса железа (Fe) ≈ 55,85 г/моль.
m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 0,0865 моль * 55,85 г/моль ≈ 4,83 г

4. Найдем массу углерода в образце белого чугуна:
m(C) = m(total) - m(Fe) = 5 г - 4,83 г = 0,17 г

5. Теперь рассчитаем массовую долю углерода:
ω(C) = (m(C) / m(total)) * 100% = (0,17 г / 5 г) * 100% ≈ 3,4%

Ответ:
Массовая доля углерода в образце белого чугуна составляет примерно 3,4%.