Какова массовая доля хлороводорода в полученном растворе, после помещения 2 г измельченного твердого остатка смеси

Zhemchug

29

Для начала, давайте разберемся с реакцией, которая происходит между оксидом меди (II) нитратом железа (III) и соляной кислотой.

1) Уравнение реакции:
\[CuO + Fe(NO_3)_3 + 6HCl \rightarrow FeCl_3 + CuCl_2 + 3H_2O\]

Из уравнения видно, что между реагентами образуется хлорид железа (III) и хлорид меди (II), а также вода.

2) Рассчитаем моли реакционных веществ, используя данные из условия задачи.

Молярная масса оксида меди (II) (\(CuO\)) равна 79,55 г/моль, молярная масса нитрата железа (III) (\(Fe(NO_3)_3\)) равна 241,86 г/моль, а молярная масса соляной кислоты (\(HCl\)) равна 36,46 г/моль.

Масса оксида меди (II), добавляемого в реакцию, равна 2 г, а масса 16%-го раствора соляной кислоты, используемая в реакции, равна 25 г.

Для определения количества вещества используем формулу:
\[n = \frac{m}{M}\]

Где \(n\) - количество вещества, \(m\) - масса вещества, \(M\) - молярная масса вещества.

Количество вещества оксида меди (II):
\[n_{CuO} = \frac{m_{CuO}}{M_{CuO}} = \frac{2 \text{ г}}{79.55 \text{ г/моль}}\]

Количество вещества нитрата железа (III):
\[n_{Fe(NO_3)_3} = \frac{m_{Fe(NO_3)_3}}{M_{Fe(NO_3)_3}} = \frac{2 \text{ г}}{241.86 \text{ г/моль}}\]

Количество вещества соляной кислоты:
\[n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{25 \text{ г}}{36.46 \text{ г/моль}}\]

3) Найдем ограничивающее реагентное вещество, определив соотношение между молями всех веществ в уравнении реакции.

Исходя из уравнения реакции, мольное соотношение между оксидом меди (II) и соляной кислотой составляет 1:6. То есть, для полного использования соляной кислоты, необходимо наличие 6 молей оксида меди (II).

Посмотрим, сколько молей оксида меди (II) у нас есть:
\[n_{CuO} = \frac{2 \text{ г}}{79.55 \text{ г/моль}}\]

Теперь нам нужно узнать, сколько молей нитрата железа (III) образуется при наличии указанного количества оксида меди (II). Исходя из уравнения реакции, мольное соотношение между ними равно 1:1.

Посмотрим, сколько молей нитрата железа (III) у нас есть:
\[n_{Fe(NO_3)_3} = \frac{2 \text{ г}}{241.86 \text{ г/моль}}\]

Также нам нужно узнать, сколько молей соляной кислоты необходимо для полной реакции с указанным количеством оксида меди (II). Исходя из уравнения реакции, мольное соотношение между ними равно 6:1.

Посмотрим, сколько молей соляной кислоты у нас есть:
\[n_{HCl} = \frac{25 \text{ г}}{36.46 \text{ г/моль}}\]

Как мы видим, количества молей оксида меди (II), нитрата железа (III) и соляной кислоты имеют равный порядок. Они являются ограничивающими реагентами, так как реагент, которого наименее, здесь определяет конечное количество образовавшихся продуктов.

4) Теперь рассчитаем количество хлорида железа (III) (\(FeCl_3\)) и хлорида меди (II) (\(CuCl_2\)), образующихся в реакции.

Исходя из уравнения реакции, мольное соотношение между ними составляет 1:1.

Количество молей хлорида железа (III):
\[n_{FeCl_3} = n_{Fe(NO_3)_3} = \frac{2 \text{ г}}{241.86 \text{ г/моль}}\]

Количество молей хлорида меди (II):
\[n_{CuCl_2} = n_{CuO} = \frac{2 \text{ г}}{79.55 \text{ г/моль}}\]

5) Найдем массу хлорида железа (III) и хлорида меди (II), образующихся в результате реакции.

Масса хлорида железа (III):
\[m_{FeCl_3} = n_{FeCl_3} \cdot M_{FeCl_3} = n_{Fe(NO_3)_3} \cdot M_{FeCl_3}\]

Масса хлорида меди (II):
\[m_{CuCl_2} = n_{CuCl_2} \cdot M_{CuCl_2} = n_{CuO} \cdot M_{CuCl_2}\]

6) Теперь, чтобы найти массовую долю хлороводорода в полученном растворе, нам необходимо найти массу соляной кислоты, которая участвует в реакции.

Масса соляной кислоты:
\[m_{HCl} = n_{HCl} \cdot M_{HCl}\]

7) Найдем общую массу раствора после реакции.

Общая масса раствора:
\[m_{\text{общ}} = m_{CuO} + m_{Fe(NO_3)_3} + m_{HCl}\]

8) Наконец, найдем массовую долю хлороводорода в полученном растворе:

Массовая доля хлороводорода:
\[\text{Массовая доля } HCl = \frac{m_{HCl}}{m_{\text{общ}}} \cdot 100\%\]

Таким образом, можно найти массовую долю хлороводорода в полученном растворе после реакции.