5,6 г чистого железа растворили в 100 мл 10%-ного раствора соляной кислоты (p=1,05 г/мл). Вычислите массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

Запишем уравнение реакции:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (хлорид железа (II), водород).

n (Fe) = m (Fe) / M (Fe) = 5,6 г / 56 г/моль = 0,1 моль.

Найдём массу раствора соляной кислоты и массу растворенного вещества:

m_р-ра (HCl) = V_р-ра (HCl) * р_р-ра (HCl) = 100 мл * 1,05 г/мл = 105 г.

m р. в. (HCl) = (m р-ра (HCl) * w р. в.) / 100% = (105 г * 10%) / 100% = 10,5 г.

Найдём количество вещества кислоты:

n (HCl) = m (HCl) / M (HCl) = 10,5 г / 36,5 г/моль = 0,288 моль.

Для 0,1 моль Fe потребуется 0,2 моль HCl, значит кислота в избытке, ведем расчет по железу.

Найдём массу образовавшегося раствора:

n (H₂) = n (Fe) = 0,1 моль.

m (H₂) = n (H₂) * M (H₂) = 0,1 моль * 2 г/моль = 0,2 г.

mр-ра = m (Fe) + mр-ра (HCl) - m (H₂) = 5,6 г + 105 г - 0,2 г = 110,4 г.

Найдём массу оставшейся кислоты:

Не прореагировало 0,088 моль кислоты, значит

m_ост. (HCl) = n_ост. (HCl) * M (HCl) = 0,088 моль * 36,5 г/моль = 3,212 г.

Найдём массовую долю кислоты:

w (HCl) = (m (HCl) * 100%) / m р-ра = (3,212 г * 100%) / 110,4 г = 2,91%.