Question

Цинковую пластинку массой 6,5 г опустили опустили в раствор, содержащий нитрат железа (||) и нитрат железа (|||) объемом 100 мл и плотностью 1,1 г/мл. После окончания химических реакций масса пластинки уменьшилась до 5,905 г. Пластинку вынули из раствор, и растворили при нагреваниии в избытке концентрированной серной к-ты, в результате чего выделилось 2,565 л газа(н.у.). Определите молярные концентрации и массовые доли веществ в исходном растворе нитратов железа​

Answer 1

Ответ:

Решение.

1. Цинковую пластинку массой 6,5 г опустили в раствор, содержащий нитрат железа (2) и нитрат железа (3), объемом 100 мл и плотностью 1, 1 г/мл.

А) Zn+ Fe(NO3)2=Zn(NO3)2+Fe↓ (1)

3Zn+2 Fe(NO3)3=3Zn(NO3)2+2Fe↓(2)

Б)n(Zn)=6,5/65=0,1 моль

2. После окончания реакций масса пластинки уменьшилась до 5,905 г…

А) Δm=m(Fe)образ- m(Zn)прореаг=(5,905-6,5)=-0,595 г

Поскольку численной информации недостаточно, чтобы выйти на количества молей реагентов в реакциях 1 и 2, вводим переменные:

Пусть х – n1 (Fe)- количество вва железа, образовавшегося по 1 реакции,

У – n2 (Fe)- количество вва железа, образовавшегося по 2 реакции.

m(Fe)образ=56*(х+у)

n1 (Zn)прореаг - количество вва цинка, прореагировавшего по 1 реакции,

n1 (Zn)прореаг=х,

n2 (Zn)прореаг - количество вва цинка, прореагировавшего по 2 реакции,

n2 (Zn)прореаг=1,5у.

m(Zn)прореаг=65*(х+1,5у)

б) Δm=m(Fe)образ- m(Zn)прореаг =56*(х+у)- 65*(х+1,5у)=-0,595. Упрощаем это выражение и получаем:

9х-41,5у=0,595

3. Пластинку вынули из раствора и растворили при нагревании в избытке конц. Серной кислоты, в результате чего выделилось 2, 464 л газа…

А) качественный состав пластинки: (Fe)образ +(Zn)непрореаг

Количественный состав пластинки: n(Fe)образ= (х+у) моль,

n(Zn)непрореаг=(0,1-x-1,5y)моль

б) 2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O (3)

Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+2H2O (4)

nсумм(SO2)=2,464/22,4=0,11 моль

n (SO2) по 3 реакции=3/2 n(Fe)образ=1,5(х+у)

n (SO2) по 4 реакции= n(Zn)непрореаг= (0,1-x-1,5y)

тогда 1,5(х+у)+ (0,1-x-1,5y)=0,11.

В) используя уравнение из п.2 б, составим систему:

9х-41,5у=0,595

1,5(х+у)+ (0,1-x-1,5y)=0,11.,

Откуда х=0,02, у=0,01

4. Определите молярные концентрации и массовые доли веществ в исходном растворе нитратов железа…

а)х= n1 (Fe)=n Fe(NO3)2=0,02 моль, С Fe(NO3)2= n Fe(NO3)2/V раствора=0,02/0,1=0,2 моль/л

W(Fe(NO3)2)=m (Fe(NO3)2)/mраствора=0,02*180/(100*1,1)=0,0327=3,27%

б)у= n2 (Fe)=n Fe(NO3)3=0,01 моль, С Fe(NO3)3= n Fe(NO3)3/Vраствора=0,01/0,1=0,1 моль/л

W(Fe(NO3)3)=m (Fe(NO3)3)/mраствора=0,01*242/(100*1,1)=0,022=2,2%

Answer 2

Давайте рассмотрим эту задачу по шагам.

1. Сначала определим, сколько молей цинка было использовано в реакции. Изменение массы цинковой пластинки можно использовать для этого:

   Δм = масса до реакции - масса после реакции Δм = 6.5 г - 5.905 г = 0.595 г

   Теперь мы знаем, что масса цинка, участвующего в реакции, равна 0.595 г.

   Теперь определим количество молей цинка: Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль Количество молей цинка = масса / молярная масса Количество молей цинка = 0.595 г / 65.38 г/моль ≈ 0.0091 моль

2. Теперь рассмотрим реакцию между цинком (Zn) и нитратом железа (Fe(III)N03) (заметьте, что нитрат железа (II) здесь не участвует):

   Zn + 2Fe(III)N03 -> Zn(NO3)2 + 2Fe(NO3)3

   Одна моль цинка (Zn) реагирует с двумя молями нитрата железа (Fe(III)N03). Таким образом, количество молей нитрата железа (Fe(III)N03), потребное для реакции с цинком, равно 2 * 0.0091 моль = 0.0182 моль.

3. Теперь определим молярные концентрации нитратов железа в исходном растворе. Объем раствора равен 100 мл, что соответствует 0.1 литру.

   Молярная концентрация Fe(III)N03 = Количество молей Fe(III)N03 / Объем раствора (в литрах) Молярная концентрация Fe(III)N03 = 0.0182 моль / 0.1 л = 0.182 М

   Теперь у нас есть молярная концентрация нитрата железа (III) в исходном растворе.

4. Для расчета массовой доли нитрата железа (III) в растворе, нам нужно знать его молярную массу. Молярная масса Fe(III)N03 будет равна сумме масс атомов в молекуле:

   Молярная масса Fe(III)N03 = (3 * Молярная масса N) + Молярная масса Fe + (9 * Молярная масса O) Молярная масса Fe(III)N03 = (3 * 14.01 г/моль) + 55.85 г/моль + (9 * 16.00 г/моль) = 242.86 г/моль

   Теперь мы знаем молярную массу нитрата железа (III).

5. Рассчитаем массовую долю нитрата железа (III) в растворе:

   Массовая доля Fe(III)N03 = (Молярная концентрация Fe(III)N03 * Молярная масса Fe(III)N03) / Масса раствора

   Масса раствора = Объем раствора * Плотность раствора Масса раствора = 0.1 л * 1.1 г/мл = 0.11 г

   Массовая доля Fe(III)N03 = (0.182 М * 242.86 г/моль) / 0.11 г ≈ 0.398

   Массовая доля нитрата железа (III) в исходном растворе составляет приблизительно 39.8%.

Таким образом, молярная концентрация нитрата железа (III) в исходном растворе составляет 0.182 М, а массовая доля нитрата железа (III) в растворе равна приблизительно 39.8%.