4. При взаимодействии 8г смеси железа и магния с соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода (н.у.). Сколько грамм железа и магния содержалось в смеси?

Уровень III: Смесь металлов

Эта задача немного похожа на детектив. У нас есть смесь из двух металлов — железа (Fe) и магния (Mg) — и мы знаем, сколько водорода (H₂) они вместе выделили при реакции с соляной кислотой (HCl). Нужно выяснить, сколько каждого металла было в начале.

1. Уравнения реакций:
   Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑
   Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑
2. Объем водорода: Дано 4,48 л H₂. Переведем это в моли: 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль H₂.
3. Молярные массы:
   Fe = 56 г/моль
   Mg = 24 г/моль
4. Введем переменные:
   Пусть масса железа = x г.
   Тогда масса магния = (8 - x) г. (Так как общая масса смеси 8 г).
5. Количество молей каждого металла:
   Моли Fe = x / 56
   Моли Mg = (8 - x) / 24
6. Моли водорода от каждого металла:
   По уравнениям, 1 моль Fe дает 1 моль H₂. Значит, от железа будет (x / 56) моль H₂.
   1 моль Mg дает 1 моль H₂. Значит, от магния будет ((8 - x) / 24) моль H₂.
7. Сумма молей водорода: Общее количество молей водорода равно сумме молей от железа и магния, и это равно 0,2 моль:
   (x / 56) + ((8 - x) / 24) = 0,2
8. Решаем уравнение:
   Приведем к общему знаменателю (168):
   (3x / 168) + (7 * (8 - x) / 168) = 0,2
   3x + 56 - 7x = 0,2 * 168
   -4x + 56 = 33,6
   -4x = 33,6 - 56
   -4x = -22,4
   x = -22,4 / -4
   x = 5,6 г (это масса железа)
9. Масса магния:
   8 г - 5,6 г = 2,4 г (это масса магния).

Ответ: Железа — 5,6 г, магния — 2,4 г