Question

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​

Answer 1

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:  

1. Fe + 2HCl(изб.)  → FeCl₂ + H₂↑
2. FeCl₂ + 2NaOH(изб.) → Fe(OH)₂↓ + 2NaOH
3. 2Fe(OH)₂ + H₂O₂ → 2Fe(OH)₃↓
4. 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%

Answer 2

Давайте разберемся с этой задачей по шагам.

1. Сначала мы растворили смесь железа и железной окалины в избытке соляной кислоты. Реакция между железом и соляной кислотой приводит к образованию хлорида железа(II) и выделению водорода:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

2. Затем мы обработали получившийся раствор избытком гидроксида натрия (NaOH), что привело к выпадению гидроксида железа(II) в виде осадка:

FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl

3. Далее мы обработали этот осадок перекисью водорода (H2O2). Гидроксид железа(II) в этом случае окисляется до гидроксида железа(III):

2Fe(OH)2 + H2O2 → 2Fe(OH)3

4. После этого осадок отфильтровали и прокалили, и масса остатка увеличилась с 5 г до 8 г. Разница в массе, равная 8 г минус 5 г, равна массе гидроксида железа(III), который образовался из исходной смеси железа и железной окалины.

Теперь найдем массу гидроксида железа(III):

Масса Fe(OH)3 = 8 г - 5 г = 3 г

5. Для определения процентного состава исходной смеси нам нужно найти массу железа (Fe) в исходной смеси. Масса Fe в Fe(OH)3 составляет 3 г.

6. Теперь выразим массу железа в процентах относительно массы исходной смеси:

Процент Fe в исходной смеси = (Масса Fe / Масса исходной смеси) * 100%

Процент Fe = (3 г / 5 г) * 100% = 60%

Таким образом, процентное содержание железа в исходной смеси составляет 60%.