3. Железо, массой 5.6 г растворили в соляной кислоте, содержащей 14 г хлороводорода. Водород, полученный в ходе реакции, использовали для восстановления меди из ее оксида массой 16 г. Определите массу полученной меди.

Решение:

1. Пишем уравнение реакции железа с соляной кислотой:\[ \text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]
2. Рассчитываем молярные массы:\[ M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль} \]\[ M(\text{HCl}) = 36.5 \text{ г/моль} \]\[ M(\text{H}_2) = 2 \text{ г/моль} \]\[ M(\text{CuO}) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль} \]\[ M(\text{Cu}) = 64 \text{ г/моль} \]
3. Находим количество вещества железа:\[ n(\text{Fe}) = \frac{5.6 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль} \]
4. Находим количество вещества хлороводорода:\[ n(\text{HCl}) = \frac{14 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 0.384 \text{ моль} \]
5. Определяем лимитирующий реагент для выделения водорода: По реакции 1 моль Fe требует 2 моль HCl. У нас есть 0.1 моль Fe и 0.384 моль HCl. Fe в избытке, HCl — лимитирующий реагент.
6. Находим количество вещества водорода, полученного из HCl:\[ n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} n(\text{HCl}) = \frac{1}{2} \times 0.384 \text{ моль} = 0.192 \text{ моль} \]
7. Пишем уравнение реакции восстановления меди из оксида водородом:\[ \text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} \]
8. Находим количество вещества оксида меди (II):\[ n(\text{CuO}) = \frac{16 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль} \]
9. Определяем лимитирующий реагент для получения меди: По реакции 1 моль CuO реагирует с 1 моль H₂. У нас есть 0.2 моль CuO и 0.192 моль H₂. H₂ — лимитирующий реагент.
10. Находим массу полученной меди:\[ n(\text{Cu}) = n(\text{H}_2) = 0.192 \text{ моль} \]\[ m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \times M(\text{Cu}) = 0.192 \text{ моль} \times 64 \text{ г/моль} \approx 12.29 \text{ г} \]

Ответ: 12.29 г