Смесь железа и железной окалины массой 5 г растворили в избытке раствора соляной кислоты и затем обработали избытком гидроксида натрия. Выпавший осадок обработали и перенесли в сосуд с перекисью водорода. Через некоторое время осадок отфильтровали и прокалили, масса остатка составила 8 г. Определите процентный состав исходной смеси.
Ответы
Дано:
m(смеси) = 5 гр
m(Fe₂O₃) = 8 гр
-------------------------------
Найти:
ω(Fe) - ?
ω(Fe₃O₄) - ?
Решение:
1) Для начала мы запишем все уравнения реакций про железо с избытком HCl, NaOH, H₂O₂ и с прокаливанием, что-бы было проще:
- Fe + 2HCl(изб.) → FeCl₂ + H₂↑
- FeCl₂ + 2NaOH(изб.) → Fe(OH)₂↓ + 2NaOH
- 2Fe(OH)₂ + H₂O₂ → 2Fe(OH)₃↓
- 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃↓ + 3H₂O
2) Для начала мы найдем количество вещества у осадка которого мы отфильтровали и прокалили, а потом при помощи этих реакций мы найдем количество вещества у железа:
M(Fe₂O₃) = 56×2+16×3 = 112+48 = 160 гр/моль
n(Fe₂O₃) = m(Fe₂O₃)/M(Fe₂O₃) = 8 гр / 160 гр/моль = 0,05 моль ⇒ n(Fe(OH)₃) = 2n(Fe₂O₃) = 2×0,05 моль = 0,1 моль ⇒
n(Fe(OH)₂) = n(Fe(OH)₃) = 2:2 = 1:1 = 0,1 моль ⇒
n(FeCl₂) = 1/2 × n(Fe(OH)₂) = 1/2 × 0,1 моль = 0,05 моль ⇒
n(Fe) = n(FeCl₂) = 0,05 моль
3) Теперь находим массу железа:
M(Fe) = 56 гр/моль
m(Fe) = n(Fe) × M(Fe) = 0,05 моль × 56 гр/моль = 2,8 гр
4) Теперь находим массовую долю состава железа, а потом у железной окалины:
ω(Fe) = m(Fe)/m(смеси) × 100% = 2,8 гр / 5 гр × 100% = 0,56 × 100% = 56%
ω(Fe₃O₄) = 100% - ω(Fe) = 100% - 56% = 44%
Ответ: ω(Fe) = 56% ; ω(Fe₃O₄) = 44%