Смесь порошков железа, золота и меди залили избытком концентрированной серной кислоты при комнатной температуре. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 6,72 л (н.у.) газа. Если повторить опыт с горячей серной кислотой, то выделится 13,44 л (н.у.) газа, a масса непрореагировавшего вещества составит 19,7 г. Определите массовую долю железа в исходной смеси металлов. Ответ дайте в процентах, с точностью до десятых. Молярные массы элементов следует округлять с точностью до целых. Символ « %» вносить в поле ответа не нужно.

Массовая доля железа в исходной смеси металлов составляет 34,5%.

Обозначим массу железа в исходной смеси как mFe, массу золота как mAu и массу меди как mCu.

1. Рассмотрим реакцию с холодной серной кислотой: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑ Au + H2SO4 → нет реакции Cu + H2SO4 → нет реакции

Из уравнения реакции видно, что 1 моль железа реагирует с 1 молью серной кислоты, выделяя 1 моль водорода. Тогда 6,72 л (н.у.) газа соответствуют 0,3 моль водорода. Так как в реакции участвует только железо, то масса железа, реагировавшего с серной кислотой, равна 0,3 моль * 56 г/моль = 16,8 г.

2. Рассмотрим реакцию с горячей серной кислотой: Fe + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2 ↑ Au + H2SO4 → нет реакции Cu + H2SO4 → нет реакции

Из уравнения реакции видно, что 1 моль железа реагирует с 2 молями серной кислоты, выделяя 3 моля водорода. Тогда 13,44 л (н.у.) газа соответствуют 0,6 моль водорода. Так как в реакции участвует только железо, то масса железа, реагировавшего с серной кислотой, равна 0,6 моль * 56 г/моль = 33,6 г.

Из данных известно, что масса непрореагировавшего вещества (золота и меди) составляет 19,7 г. Тогда масса железа в исходной смеси равна 33,6 г - 19,7 г = 13,9 г.

Таким образом, массовая доля железа в исходной смеси металлов: mFe / (mFe + mAu + mCu) = 13,9 г / (13,9 г + 19,7 г) = 13,9 г / 33,6 г ≈ 0,345 = 34,5%

Ответ: 34,5%