Какой объём водорода выделился при взаимдействии 10,58 мл 16% раствора соляной кислоты (ρ = 1,078 г/мл) с 1,12 г железа? Хватит ли такого количества соляной кислоты для полного растворения железа?

Решение задачи

Запишем уравнение реакции взаимодействия железа (Fe) с соляной кислотой (HCl):

Вычислим массу 10,58 мл 16-процентного раствора соляной кислоты (HCl).

Найдем, массу раствора соляной кислоты (HCl) по формуле, устанавливающей связь между массой и объемом раствора:

 

m_р-ра (HCl) = 1,078 г/мл ∙ 10,58 мл = 11,405 (г).

Найдем, сколько в растворе содержится соляной кислоты (HCl) (в г). Для расчета будем использовать формулу нахождения массовой доли растворенного вещества в растворе:

Массовая доля растворенного вещества в растворе – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Выражается в долях единицы или в %. Следует отметить, что массовая доля растворенного вещества в растворе, выраженная в %, называется процентной концентрацией раствора.

Откуда выразим m (вещества):

Получаем:

m (HCl) = 11,405 ∙ 0,16 = 1,825 (г).

Если раствор 16-процентный, то массовая доля соляной кислоты (HCl) в нем 0,16.

Учитывая, что молярная масса соляной кислоты (HCl) и железа (Fe) соответственно равны 36,5 г/моль и 56 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), рассчитаем химическое количество железа (Fe) и соляной кислоты (HCl) в растворе, используя формулу, которая устанавливает связь между химическим количеством вещества и массой:

Получаем:

n (HCl) = 1,825/36,5 = 0,05 (моль).

n (Fe) = 1,12/56 = 0,02 (моль).

По уравнению реакции найдем, сколько соляной кислоты (HCl) (в молях) нужно для полного растворения 1,12 г железа (Fe):

х моль HCl растворяет  0,02 моль Fe

2 моль HCl растворяет  1 моль Fe

Откуда:

Это означает, что соляная кислота (HCl) находится в избытке и дальнейшие расчеты производим по железу.

Согласно уравнению реакции растворения железа химическое количество водорода (H₂), который выделился железа (Fe) равно химическому количеству железа (Fe):

n (H₂) = n (Fe) = 0,02 (моль).

По формуле, устанавливающей связь между химическим количеством вещества и объемом, найдем объем водорода (H₂), который выделился в ходе реакции растворения железа:

Получаем:

V (H₂) = 0,02 ∙ 22,4 = 0,448 (л).

Ответ:

раствора соляной кислоты хватит;

объем водорода 0,448 литра.