Возможные реакции:
(1) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
(2) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
(3) 2FeCl2 + Cl2 =2FeCl3 (только если хлор был в большом избытке)
По закону Авогадро, при н.у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
отсюда - количества хлора и хлороводорода вместе составляют 1 моль.
Пусть количество хлора в смеси: n(Cl2) = х моль,
тогда: n(HCl) = (1- х) моль
а количество выделившегося в реакции (2) водорода: n(H2) = (1- х)/2 моль
Масса m = n·M =>
m(Cl2) = 71x
m(HCl) = 36,5(1-х)
m(H2) = 1-х
Так как масса железных опилок при прокаливании в смеси хлора и хлороводорода увеличилась на 42,6 г за счет присоединения хлора, то с учетом выделившегося водорода по закону сохранения массы можно записать следующее соотношение:
71x + 36,5(1-x) = 42,6 + (1-х)
35,5х = 7,1
Отсюда хлора было х = 0,2 моль => V= 22,4х =4,48 л, m=71x=14,2 г,
а хлороводорода было 1-х = 0,8 моль => V= 22,4(х-1) =17,92 л, m=36,5(1-х)=29,2 г
Поскольку в избытке в смеси хлороводород (а не хлор), то реакция (3) не идет.
Процентное содержание газов в смеси зависит от того, объемное оно или массовое:
ω%об. (Cl2) = 4,48·100/22,4 = 20%, ω%об. (HCl) = 80%
ω%масс. (Cl2) = 14,2·100/(14,2+29,2) = 32,7%, ω%масс. (HCl) = 67,3%