Дано:
- Масса магния = 15,6 г
- Масса оксида железа (II) = 100,8 г
- Молярная масса магния (Mg) = 24,31 г/моль
- Молярная масса оксида железа (II) (FeO) = 55,85 + 16 = 71,85 г/моль
Найти:
- Массовую долю металла в смеси, образовавшейся после восстановления.
Решение:
1. Находим количество моль магния:
Количество моль Mg = 15,6 г / 24,31 г/моль ≈ 0,642 моль.
2. Реакция магния с соляной кислотой:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑
Из уравнения видно, что один моль магния дает один моль водорода. Следовательно, количество моль водорода:
Количество моль H2 = 0,642 моль.
3. Теперь определим, сколько оксида железа (II) может быть восстановлено:
Реакция восстановления оксида железа водородом:
FeO + H2 → Fe + H2O
Из уравнения видно, что на 1 моль FeO требуется 1 моль H2.
4. Определим количество моль оксида железа (II):
Количество моль FeO = 100,8 г / 71,85 г/моль ≈ 1,40 моль.
5. Сравниваем количество H2 и FeO:
Количество H2 (0,642 моль) меньше, чем количество FeO (1,40 моль), следовательно, все 0,642 моль H2 будут использоваться для восстановления FeO.
6. После реакции происходит образование металла (Fe).
Количество моль восстановленного железа = количество моль H2 = 0,642 моль.
7. Находим массу восстановленного железа:
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль.
Масса Fe = 0,642 моль * 55,85 г/моль ≈ 35,85 г.
8. Теперь находим общую массу образовавшейся смеси:
Общая масса смеси = масса восстановленного железа + масса оставшегося оксида железа.
Оксид железа, не прореагировавший, рассчитывается:
Количество моль FeO, прореагировавшего = 0,642 моль.
Масса FeO, прореагировавшего = 0,642 моль * 71,85 г/моль ≈ 46,06 г.
Масса оставшегося FeO = 100,8 г - 46,06 г ≈ 54,74 г.
9. Общая масса смеси = 35,85 г + 54,74 г ≈ 90,59 г.
10. Рассчитаем массовую долю металла (Fe) в смеси:
Массовая доля Fe = (масса Fe / общая масса смеси) * 100% = (35,85 г / 90,59 г) * 100% ≈ 39,54%.
Ответ:
Массовая доля металла в смеси, образовавшейся после восстановления, составляет примерно 39,54%.