Question

15 баллов! Порошок железа разделили на две части. Первую часть полностью растворили в 100 г 20%-го раствора серной кислоты, а вторую — в 100 г 80%-го раствора серной кислоты при нагревании. Объёмы выделившихся газов, измеренные в одинаковых условиях, оказались равны. Определите отношение массы первой части железа к массе второй части.

Answer 1

Ответ:

$\frac{m_{ Fe_{1}} }{m_{ Fe_{2}} } = \frac{3}{2}$

Объяснение:

Запишем уравнение реакции железа с кислотой (в первом случае разбавленной так как концентрация 20%, а во втором концентрированной, так как 80%)

(Серная кислота считается концентрированной при массовой доле в растворе выше 40%)

$Fe+H_{2} SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}^{gas} \\2Fe+6H_{2} SO_{4}=^{t} Fe_{2} (SO_{4})_{3} +3SO_{2}^{gas}+6H_{2}O$

Так как объемы газов равны, сделаем коэффициенты при получившихся газах в двух реакциях равными, для этого домножим всё 1-ое уравнение на 3

$3Fe+3H_{2} SO_{4}=3FeSO_{4}+3H_{2}^{gas} \\2Fe+6H_{2} SO_{4}=^{t} Fe_{2} (SO_{4})_{3} +3SO_{2}^{gas}+6H_{2}O$

Согласно стехиометрическому закону, после наших манипуляций численное значение коэффициентов при железе в реакциях равно мольному (а следовательно и массовому), так как теперь объёмы получившихся газов в реакциях равны, так как равны стехиометрические коэффициенты (3=3)

Запишем отношение:

$\frac{m_{ Fe_{1}} }{m_{ Fe_{2}} } = \frac{3}{2}$