дано:
- масса смеси железа и меди = 18,4 г
- объем хлора (Cl2) = 7,84 л
- массовая доля NaOH = 40%
- плотность 40% раствора NaOH = 1,43 г/мл
найти:
- объем 40% раствора гидроксида натрия, необходимый для полного осаждения гидроксидов металлов
решение:
1. Рассчитаем количество молей хлора, израсходованного на хлорирование:
молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.) ≈ 22,4 л/моль.
количество молей Cl2 = объем / молярный объем = 7,84 л / 22,4 л/моль = 0,35 моль.
2. Примем, что хлор реагирует с железом и медью по следующим реакциям:
- Для железа: Fe + Cl2 → FeCl2
- Для меди: Cu + Cl2 → CuCl2
Таким образом, на каждый моль Cl2 требуется 1 моль Fe и 1 моль Cu.
Общее количество металлов в смеси можно определить через количество хлора:
0,35 моль Cl2 реагируют с 0,35 моль Fe и 0,35 моль Cu.
3. Теперь определим массу каждого из металлов:
Обозначим массу Fe как m_Fe и массу Cu как m_Cu.
Из условия задачи, m_Fe + m_Cu = 18,4 г.
Мы знаем, что мольная масса Fe ≈ 55,85 г/моль и мольная масса Cu ≈ 63,55 г/моль.
Количество молей Fe = m_Fe / 55,85
Количество молей Cu = m_Cu / 63,55
У нас есть система уравнений:
1) m_Fe + m_Cu = 18,4
2) (m_Fe / 55,85) + (m_Cu / 63,55) = 0,35
4. Решим систему уравнений:
Подставим из первого уравнения m_Cu = 18,4 - m_Fe во второе:
(m_Fe / 55,85) + ((18,4 - m_Fe) / 63,55) = 0,35
Теперь умножим на 55,85 * 63,55, чтобы избавиться от дробей и решить уравнение.
m_Fe * 63,55 + (18,4 - m_Fe) * 55,85 = 0,35 * 55,85 * 63,55
После упрощения получаем линейное уравнение.
Решив его, найдем массы Fe и Cu.
5. Определяем требуемое количество гидроксида натрия (NaOH) для осаждения гидроксидов металлов:
Реакции:
- Fe + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2O
- Cu + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2O
Количество NaOH, необходимое для осаждения 0,35 моль Fe и 0,35 моль Cu:
Для 0,35 моль Fe требуется 0,35 * 2 = 0,7 моль NaOH
Для 0,35 моль Cu требуется 0,35 * 2 = 0,7 моль NaOH
Всего: 0,7 + 0,7 = 1,4 моль NaOH.
6. Рассчитаем массу NaOH:
масса NaOH = количество молей * молярная масса = 1,4 моль * 40 g/mol = 56 g.
7. Объем 40%-ного раствора NaOH:
Масса 40% раствора = масса NaOH / 0,40 = 56 g / 0,40 = 140 g.
Объем раствора = масса / плотность = 140 g / 1,43 g/ml ≈ 97,20 ml.
ответ:
Необходимый объем 40% раствора гидроксида натрия составляет примерно 97,20 мл.