Олімпіада з хімії, олімпіадна задача.

[Chemist]

Готуюся до олімпіади з хімії (не скажу якої саме). Тренуюся розв'язувати олімпіадні задачі. Деякі піддаються, а деякі не дуже.

От наприклад така задача:

Залізну кульку масою 10 грам кинули в 25% розчин сульфатної кислоти. Через деякий час залізну кульку витягли. При цьому, і діаметр залізної кульки, і концентрація розчину сульфатної кислоти зменшилися в два рази. Якими були початковий об'єм та маса розчину сульфатної кислоти?

Підкажіть, як розв'язувати цю задачу?

[Sitalin]

Спочатку запиши рівняння хімічної реакції. Потім треба розрахувати кількість феруму який прореагував з сульфатною кислотою. На цьому етапі допоможуть знання геометрії.

Маючи масу феруму, яка прореагувала з сульфатною кислотою, відповідно до хімічної реакції розрахуй кількість сульфатної кислоти. Розрахована кількість сульфатної в два рази менша за ту, яка була початковою.

Знаючи початкову кількість сульфатної кислоти, початкову концентрацію розчину сульфатної кислоти, та щільність розчину даної концентрації, розрахуй масу та початковий об'єм розчину кислоти.

Щільність розчину сульфатної кислоти дивись в довідковій таблиці Щільність водних розчинів

[Chemist]

Дякую. Ввечорі спробую розібратися.
А навіщо геометрія?

[Sitalin]

Діаметр залізної кулі зменшився в два рази, але маса кулі, явно зменшилася не в два рази. Поміркуйте

[Chemist]

А, зрозуміло. Треба розрахувати об'єм заліза, яке розчинилося в кислоті. Потім помножити на густину заліза? А густину заліза теж в довіднику шукати?

[Sitalin]

Будь-яка куля будь-якого діаметру займає певний об'єм. Якщо діаметр зменшити в два рази, зменшиться і об'єм, у скільки разів? Це відношення стале.

Відповідно, у скільки разів об'єм меншої кулі менше об'єму більшої кулі, у стільки ж разів зменшиться маса кулі від початкової, а отже щільність заліза не потрібна.

[Chemist]

Дуже дякую. Буду розбиратися.

[Chemist]

Щось вийшло.

Об'єм кулі 4/3*pi*r^3. Якщо діаметр зменшити в два рази, то вийде 4/3*pi*(r/2)^3. Якщо порахувати, виходить, що об'єм більшої кулі у 8 разів більший за об'єм кулі яка має в два рази менший діаметр. Ого. Отже як ви кажете маса залізної кулі після реакції буде у 8 разів меншою?

Виходить, якщо маса кулі 10 грамів, то після зменшення її діаметру в два рази, маса стане 10/8=1,25 грама. Тобто прореагувало 8-1,25=8,75 грамів заліза? Вірно?

Рівняння реакції

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Маса сульфатної кислоти вийшла

8,75*98,08/55,85=15,37 грамів

Якщо концентрація зменшилася в два рази, то початкова виходить містить 15,37*2=30,73 грами кислоти.

Тоді початкова маса розчину кислоти

30,73*100/25=122,93 грами

В довідковій таблиці густина 25% розчину сульфатної кислоти написано 1.1783 г/мл. тоді початковий об'єм виходить

122,93/1,1783=104,33 мілілітри.

Правильно?

[Sitalin]

Так, все правильно.

[Chemist]

дуже дякую за підказки