1. Каковы массовые доли меди и железа в смеси, если весь хлор, полученный при электролизе 40 мл раствора NaCl

Совёнок

43

1. Для решения данной задачи нам необходимо провести несколько расчетов. Начнем с расчета количества хлора, полученного при электролизе.

Масса раствора NaCl, примененного для электролиза:
\( м_{NaCl} = V_{NaCl} \cdot \rho_{NaCl} = 40 \, мл \cdot 1.17 \, г/мл \approx 46.8 \, г \)

Масса хлора, полученного при электролизе (находим, используя химическое уравнение реакции):
1 моль NaCl дает 1 моль Cl2
Молярная масса NaCl: \( M_{NaCl} = 22.99 \, г/моль + 35.45 \, г/моль = 58.44 \, г/моль \)
Масса хлора: \( м_{Cl2} = \frac{{м_{NaCl} \cdot \text{{% содержание NaCl}}}}{{M_{NaCl}}} = \frac{{46.8 \, г \cdot 25\%}}{{58.44 \, г/моль}} \approx 20.03 \, г \)

Теперь найдем массу исходной смеси меди и железа:
Масса меди и железа: \( м_{CuFe} = 4.4 \, г \)

Далее, зная, что в реакции весь хлор реагирует с медью и железом, мы можем записать следующее уравнение реакции:
\( Cu + Fe + 2Cl2 -> CuCl2 + FeCl2 \)

Из уравнения видно, что коэффициенты перед хлором веществ всегда равны 2. Таким образом, для каждого моля железа и меди требуется по 2 моля хлора.

Мольное соотношение меди и железа:
\( \frac{{м_{CuFe}}}{{M_{CuFe}}} = n_{CuFe} \)
\( 2 \cdot n_{CuFe} = n_{Cl2} \)

Найдем количество молей хлора:
\( n_{Cl2} = \frac{{м_{Cl2}}}{{M_{Cl2}}} = \frac{{20.03 \, г}}{{70.90 \, г/моль}} \approx 0.282 \, моль \)

Теперь найдем количество молей меди и железа:
\( n_{CuFe} = \frac{{м_{CuFe}}}{{M_{CuFe}}} = \frac{{4.4 \, г}}{{63.55 \, г/моль + 55.85 \, г/моль}} \approx 0.036 \, моль \)

Так как каждому молю меди и железа требуется по 2 моля хлора, то количество молей хлора равно сумме молей меди и железа:
\( n_{Cl2} = 2 \cdot n_{CuFe} \)
\( 0.282 \, моль = 2 \cdot 0.036 \, моль + 0.036 \, моль \)

Таким образом, массовая доля меди и железа в смеси будет:
\( м_{Cu} = n_{Cu} \cdot M_{Cu} = 0.036 \, моль \cdot (63.55 \, г/моль) \approx 2.289 \, г \)
\( м_{Fe} = n_{Fe} \cdot M_{Fe} = 0.036 \, моль \cdot (55.85 \, г/моль) \approx 2.010 \, г \)

Массовая доля меди:
\( \text{{% содержание Cu}} = \frac{{м_{Cu}}}{{м_{CuFe}}} \times 100\% = \frac{{2.289 \, г}}{{4.4 \, г}} \times 100\% \approx 52.0\% \)

Массовая доля железа:
\( \text{{% содержание Fe}} = \frac{{м_{Fe}}}{{м_{CuFe}}} \times 100\% = \frac{{2.010 \, г}}{{4.4 \, г}} \times 100\% \approx 45.7\% \)

Таким образом, массовые доли меди и железа в данной смеси равны примерно 52.0% и 45.7% соответственно.

2. В этом случае, для решения задачи нам также потребуется провести несколько расчетов. Начнем с расчета количества хлора, полученного при электролизе.

Масса раствора KCl, примененного для электролиза:
\( м_{KCl} = V_{KCl} \cdot \rho_{KCl} = 50 \, мл \cdot 1.2 \, г/мл \approx 60 \, г \)

Масса иодида натрия в растворе:
\( м_{NaI} = V_{NaI} \cdot \rho_{NaI} \cdot \text{{% содержание NaI}} = 50 \, мл \cdot 1.2 \, г/мл \cdot 20\% \approx 12 \, г \)

На основе данной информации мы можем записать химическое уравнение реакции:
\( Cl2 + 2NaI -> 2NaCl + I2 \)

Видно, что на 1 моль хлора требуется 2 моля иодида натрия для полного реагирования. Поэтому, количество молей хлора равно половине количества молей иодида натрия:
\( n_{Cl2} = \frac{{n_{NaI}}}{{2}} \)

Найдем количество молей иодида натрия:
\( n_{NaI} = \frac{{м_{NaI}}}{{M_{NaI}}} = \frac{{12 \, г}}{{149.89 \, г/моль}} \approx 0.08 \, моль \)

Теперь найдем количество молей хлора:
\( n_{Cl2} = \frac{{0.08 \, моль}}{{2}} = 0.04 \, моль \)

Найдем массу хлора:
\( м_{Cl2} = n_{Cl2} \cdot M_{Cl2} = 0.04 \, моль \cdot 70.90 \, г/моль \approx 2.836 \, г \)

Теперь рассчитаем объем конечного раствора:

Масса соли в конечном растворе будет равна сумме масс раствора KCl и иодида натрия:
\( м_{соль} = м_{KCl} + м_{NaI} = 60 \, г + 12 \, г = 72 \, г \)

Объем конечного раствора можно найти, используя его плотность:
\( V_{соль} = \frac{{м_{соль}}}{{\rho_{соль}}} = \frac{{72 \, г}}{{1.2 \, г/мл}} = 60 \, мл \)

Теперь найдем массовую долю соли в конечном растворе:
\( \text{{% содержание соли}} = \frac{{м_{KCl}}}{{м_{соль}}} \times 100\% = \frac{{60 \, г}}{{72 \, г}} \times 100\% \approx 83.3\% \)

Таким образом, объем хлора в конечном растворе составит примерно 60 мл, а массовая доля соли будет равна примерно 83.3%.

3. Для решения данной задачи нам понадобится найти количество хлорида натрия в начальном растворе и количество ортофосфорной кислоты, добавленной к раствору катодного пространства.

Масса раствора NaCl с массовой долей 11.7%:
\( м_{NaCl} = м_{раствора} \cdot \text{{% содержание NaCl}} = 300 \, г \cdot 11.7\% = 35.1 \, г \)

Масса раствора ортофосфорной кислоты:
\( м_{H3PO4} = 50 \, г \)

Теперь найдем массу хлорида натрия:
\( м_{NaCl} = м_{раствора} - м_{H3PO4} = 35.1 \, г - 50 \, г = -14.9 \, г \)

Отрицательное значение массы хлорида натрия означает, что его в растворе нет. Вероятно, ортофосфорная кислота полностью реагировала с натриевым катионом, образуя соответствующий натриевую соль.

Таким образом, в конечном растворе отсутствует хлорид натрия, и массовая доля хлорида натрия будет равна 0%.

Пожалуйста, обратите внимание, что данная информация предоставлена на основе предоставленных данных и расчетов, и может быть приближенной. Чтобы получить более точные результаты, необходимо учесть дополнительные условия и провести более детальные расчеты.