Химия
8 класс
Вопрос
Смесь стружек цинка и железа обработали избытком раствора гидроксида калия. При этом выделился газ объемом 2,24 л (н.у.). Затем такой же образец смеси обработали избытком соляной кислоты, в результате чего выделился газ объемом 8,96 л (н.у.). Определите массу железа в образце.
Ответ
В данном случае гидроксид калия реагирует с выделением газа (водорода) только с цинком:
$2KOH + Zn + 2H_{2}O \rightarrow K_{2} (Zn(OH)_{4}) + H_{2} \uparrow$.
Рассчитываем количество выделившегося водорода:
$\nu (H_{2}) = \frac{V(H_{2})}{22,4 л/моль}$;
$\nu (H_{2}) = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 моль$.
Определяем количество цинка. Согласно уравнению реакции
$\nu (Zn) = \nu (H_{2}); \nu (Zn) = 0,1 моль$.
Соляная кислота реагирует как с цинком, так и с железом. В обоих случаях выделяется водород.
Записываем уравнение реакции цинка с соляной кислотой:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2} \uparrow$.
Определяем количество водорода, выделившегося при взаимодействии соляной кислоты с цинком. В соответствии с уравнением реакции
$\nu_{1}(H_{2} ) = \nu (Zn); \nu_{1}(H_{2} ) = 0,1 моль$.
Находим объем водорода:
$V_{1}(H_{2}) = \nu_{1}(H_{2}) \cdot 22,4 л/моль$;
$V_{1}(H_{2}) = 0,1 \cdot 22,4 = 2,24 л$.
Рассчитываем объем водорода, выделившегося при взаимодействии соляной кислоты с железом:
$V_{2}(H_{2}) = V(H_{2}) - V_{1}(H_{2})$;
$V_{2}(H_{2}) = 8,96 - 2,24 - 6,72 л$,
и его количество:
$\nu_{2}(H_{2}) = \frac{V_{2}(H_{2})}{22,4 л/моль}$;
$\nu_{2}(H_{2}) = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 моль$.
Железо реагирует с соляной кислотой по уравнению
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_{2} + H_{2} \uparrow$.
Определяем количество железа. Из уравнения реакции следует, что
$\nu (Fe) = \nu_{2}(H_{2}); \nu (Fe) = 0,3 моль$.
Рассчитываем массу железа:
$m(Fe) = \nu (Fe) \cdot M(Fe)$;
$m(Fe) = 0,3 \cdot 56 = 16,8 г$.