Dane:

${\mathrm{m}}_{\mathrm{Fe}}=11\mathrm{g}$  

${\mathrm{V}}_{\mathrm{Cl}{}_2}=5\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

$\mathrm{T}=0^{\mathrm{o}}\mathrm{C}=273\mathrm{K}$

$\mathrm{p}=1216\mathrm{hPa}$

Szukane:

$\%\mathrm{Fe}=?$  

Rozwiązanie:

Warunki opisane w zadaniu nie są warunkami normalnymi, dlatego do rozwiązania zadania należy użyć równania Clapeyrona.

$\mathrm{p}\mathrm{V}=\mathrm{n}\mathrm{RT}$

gdzie:

$\mathrm{R}=83,14\frac{\mathrm{hPa}\cdot \mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}}$

Przekształcamy równanie, aby obliczyć liczbę moli.

$\mathrm{p}\mathrm{V}=\mathrm{n}\mathrm{RT}|:\mathrm{RT}$

$\mathrm{n}=\frac{\mathrm{p}\mathrm{V}}{\mathrm{RT}}$

Podstawiamy dane:

$\mathrm{n}=\frac{1216\mathrm{hPa}\cdot 5\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{273\mathrm{K}\cdot 83,14\frac{\mathrm{hPa}\cdot \mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}}}$

$\mathrm{n}=0,268\mathrm{mol}$

Zapisujemy równanie reakcji: 

$2\mathrm{Fe}+3\mathrm{Cl}{}_2\to 2\mathrm{FeCl}{}_3$

Zgodnie z równaniem reakcji 2 mole żelaza reagują z 2 molami chloru.

Obliczamy, ile moli żelaza przereagowało jeśli otrzymano 0,268 moli chloru.

$\begin{array}{ccc}2\mathrm{mol}\mathrm{Fe}& -& 3\mathrm{mol}\mathrm{Cl}{}_2\\ \mathrm{x}\mathrm{mol}\mathrm{Fe}& -& 0,268\mathrm{mol}\mathrm{Cl}{}_2\end{array}$

$\mathrm{x}=\frac{2\mathrm{mol}\cdot 0,268\mathrm{mol}}{3\mathrm{mol}}$

$\mathrm{x}=0,178\mathrm{mol}\Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}=0,178\mathrm{mol}$

 Obliczamy, ilość moli w 11 g żeliwa: 

$\mathrm{n}=\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{M}}$

$\mathrm{n}=\frac{11\mathrm{g}}{56\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}}=0,196\mathrm{mol}$

Obliczamy zawartość procentową żelaza w żeliwie:  

$\begin{array}{ccc}0,196\mathrm{mol}& -& 100\%\\ 0,178\mathrm{mol}& -& \mathrm{y}\%\end{array}$

$\mathrm{y}=\frac{0,178\mathrm{mol}\cdot 100\%}{0,196\mathrm{mol}}$

$\mathrm{y}=90,8\%$

Odpowiedź: Zawartość procentowa żelaza w żeliwie wynosi 90,8%.