дано:
- Масса оксида марганца (IV) (MnO2) = 8,7 г
- Объем 30 %-ного раствора соляной кислоты (HCl) = 112,9 мл
- Плотность раствора HCl (ρ) = 1,16 г/мл
- Масса железа (Fe) = 2,8 г
найти:
- Массовую долю соли в растворе.
решение:
1. Рассчитаем массу раствора HCl:
Масса раствора HCl = объем * плотность = 112,9 мл * 1,16 г/мл = 131,96 г.
2. Рассчитаем массу соляной кислоты в растворе:
Масса HCl = масса раствора * массовая доля = 131,96 г * 0,30 = 39,588 г.
3. Вычислим количество моль HCl:
Молярная масса HCl = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль.
Количество моль HCl = масса / молярная масса = 39,588 г / 36,5 г/моль ≈ 1,084 моль.
4. Теперь найдем количество моль оксида марганца (IV):
Молярная масса MnO2 = 54,94 + 16*2 = 86,94 г/моль.
Количество моль MnO2 = масса / молярная масса = 8,7 г / 86,94 г/моль ≈ 0,100 моль.
5. Реакция между MnO2 и HCl выглядит следующим образом:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 H2O + Cl2.
По уравнению видно, что на 1 моль MnO2 требуется 4 моль HCl. Следовательно, для 0,100 моль MnO2 нужно:
0,100 моль MnO2 * 4 = 0,400 моль HCl.
Так как у нас есть 1,084 моль HCl, реакция пройдет полностью.
6. Теперь определим количество выделившегося хлора (Cl2) по уравнению реакции:
Количество моль Cl2 будет равно количеству моль MnO2:
Количество моль Cl2 = 0,100 моль.
7. Рассчитаем массу выделившегося Cl2:
Молярная масса Cl2 = 35,5*2 = 71 г/моль.
Масса Cl2 = количество моль * молярная масса = 0,100 моль * 71 г/моль = 7,1 г.
8. Далее Cl2 реагирует с железом по следующему уравнению:
Fe + Cl2 → FeCl2.
Здесь на 1 моль Cl2 требуется 1 моль Fe, следовательно, 0,100 моль Cl2 может прореагировать с 0,100 моль Fe. У нас есть 2,8 г Fe:
Молярная масса Fe = 55,85 г/моль.
Количество моль Fe = 2,8 г / 55,85 г/моль ≈ 0,050 моль.
9. Важно отметить, что количество Fe меньше, чем требуемое для реакции с Cl2. Следовательно, все 0,050 моль Fe прореагирует с 0,050 моль Cl2.
10. Теперь найдем массу образовавшейся соли FeCl2:
Молярная масса FeCl2 = 55,85 + 35,5*2 = 126,85 г/моль.
Масса FeCl2 = 0,050 моль * 126,85 г/моль = 6,3425 г.
11. Теперь соль FeCl2 растворили в 200 г воды. Посчитаем общую массу раствора:
Общая масса раствора = масса соли + масса воды = 6,3425 г + 200 г = 206,3425 г.
12. Рассчитаем массовую долю соли в растворе:
Массовая доля соли = масса соли / общая масса раствора * 100 % = 6,3425 г / 206,3425 г * 100 % ≈ 3,07 %.
ответ:
Массовая доля соли в растворе составляет примерно 3,07 %.