Номер 667, страница 122 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

667. Соляную кислоту с массовой долей HCl, равной 17 %, какой массой необходимо взять для растворения стали массой 13,4 г, содержащей железо, хром и никель, массовые доли которых соответственно равны 70 %, 20 % и 10 %?

Дано:

$m(\text{стали}) = 13,4 \text{ г}$

$\omega(\text{Fe}) = 70 \% = 0,70$

$\omega(\text{Cr}) = 20 \% = 0,20$

$\omega(\text{Ni}) = 10 \% = 0,10$

$\omega(\text{HCl}) = 17 \% = 0,17$

$m(\text{стали}) = 0,0134 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{р-ра HCl}) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу каждого металла в данном образце стали.

$m(\text{Fe}) = m(\text{стали}) \cdot \omega(\text{Fe}) = 13,4 \text{ г} \cdot 0,70 = 9,38 \text{ г}$

$m(\text{Cr}) = m(\text{стали}) \cdot \omega(\text{Cr}) = 13,4 \text{ г} \cdot 0,20 = 2,68 \text{ г}$

$m(\text{Ni}) = m(\text{стали}) \cdot \omega(\text{Ni}) = 13,4 \text{ г} \cdot 0,10 = 1,34 \text{ г}$

2. Запишем уравнения химических реакций взаимодействия металлов с соляной кислотой. Все три металла будут вытеснять водород из кислоты, образуя соли со степенью окисления +2.

$\text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$

$\text{Cr} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CrCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$

$\text{Ni} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{NiCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$

3. Вычислим молярные массы веществ, участвующих в расчетах (используем округленные значения):

$M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль}$

$M(\text{Cr}) = 52 \text{ г/моль}$

$M(\text{Ni}) = 59 \text{ г/моль}$

$M(\text{HCl}) = 36,5 \text{ г/моль}$

4. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого металла.

$n = \frac{m}{M}$

$n(\text{Fe}) = \frac{9,38 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,1675 \text{ моль}$

$n(\text{Cr}) = \frac{2,68 \text{ г}}{52 \text{ г/моль}} \approx 0,05154 \text{ моль}$

$n(\text{Ni}) = \frac{1,34 \text{ г}}{59 \text{ г/моль}} \approx 0,02271 \text{ моль}$

5. Из уравнений реакций следует, что для растворения 1 моль каждого из металлов требуется 2 моль HCl. Найдем общее количество вещества HCl, необходимое для реакции со всей сталью.

$n_{\text{общ}}(\text{HCl}) = 2 \cdot n(\text{Fe}) + 2 \cdot n(\text{Cr}) + 2 \cdot n(\text{Ni}) = 2 \cdot (n(\text{Fe}) + n(\text{Cr}) + n(\text{Ni}))$

$n_{\text{общ}}(\text{HCl}) = 2 \cdot (0,1675 + 0,05154 + 0,02271) = 2 \cdot 0,24175 = 0,4835 \text{ моль}$

6. Теперь найдем массу чистого хлороводорода, соответствующую этому количеству вещества.

$m(\text{HCl}) = n_{\text{общ}}(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 0,4835 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} \approx 17,6478 \text{ г}$

7. Наконец, зная массу чистого HCl и его массовую долю в растворе, вычислим массу всего раствора соляной кислоты.

$m(\text{р-ра}) = \frac{m(\text{вещества})}{\omega(\text{вещества})}$

$m(\text{р-ра HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{\omega(\text{HCl})} = \frac{17,6478 \text{ г}}{0,17} \approx 103,81 \text{ г}$

Ответ: для растворения стали необходимо взять 103,81 г 17%-го раствора соляной кислоты.