Смесь порошков железа, золота и цинка залили избытком концентрированной серной кислоты при комнатной температуре. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 1,48 л (н.у.) газа. Если повторить опыт с горячей серной кислотой, то выделится 11,2 л (н.у.) такого же газа, представляющего собой индивидуальное вещество, а масса непрореагировавшего вещества составит 29,55 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.

Для решения задачи используем закон сохранения массы и закон пропорций в химических реакциях.

1. Рассмотрим реакцию растворения смеси металлов в серной кислоте: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑ Au + H2SO4 → Au2(SO4)3 + H2 ↑ Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑

2. Рассмотрим реакцию выделения газа при нагревании раствора с серной кислотой: H2SO4 + FeSO4 → Fe2(SO4)3 + H2 ↑ H2SO4 + Au2(SO4)3 → 2Au2(SO4)3 + H2 ↑ H2SO4 + ZnSO4 → Zn(HSO4)2 + H2 ↑

3. Рассмотрим реакцию растворения непрореагировавшего вещества в горячей серной кислоте: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑ Au + H2SO4 → Au2(SO4)3 + H2 ↑ Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑

4. Рассчитаем количество газа, выделившегося при реакции растворения смеси металлов: V1 = 1,48 л V2 = 11,2 л m(H2) = 2 г/л n(H2) = V1/22,4 = 1,48/22,4 ≈ 0,066 mol n(Fe) = n(H2) m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 0,066 * 56 ≈ 3,696 г m(Au) = n(Au) * M(Au) = 0,066 * 197 ≈ 12,982 г m(Zn) = n(Zn) * M(Zn) = 0,066 * 65 ≈ 4,29 г

5. Рассчитаем массу непрореагировавшего вещества: m(непрореагировавшего) = 29,55 г

6. Рассчитаем массовую долю железа в исходной смеси металлов: m(Fe) = 3,696 г m(общая) = m(Fe) + m(Au) + m(Zn) = 3,696 + 12,982 + 4,29 = 21,968 г массовая доля Fe = (m(Fe) / m(общая)) * 100% ≈ (3,696 / 21,968) * 100% ≈ 16,8%

Итак, массовая доля железа в исходной смеси металлов составляет около 16,8%.