«
ЕГЭ 34.21 | 4 балла | ? %

В раствор сульфата железа(III) поместили порошок меди и выдержали некоторое время. После завершения реакции остаток порошка отфильтровали и в раствор поместили железную пластинку. Когда пластинку вынули из раствора, оказалось, что её масса увеличилась на 0,16 г, а масса образовавшегося раствора составила 52,4 г. При добавлении к этому раствору избытка раствора гидроксида натрия образовался осадок, содержащий два вещества, общая масса которых 10,96 г. Рассчитайте массовую долю сульфата железа(III) в исходном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Разбор задания:

1) Fe2(SO4)3 + Cu = CuSO4 + 2FeSO4

2) CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

3) CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4

4) FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4

Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.

Определение количества CuSO4, прореагировавшего с железной пластинкой:

По уравнению реакции 2: n(Cu) = n(Fe)

Δm(пластинки) = m(Cu) - m(Fe) = n(Cu) · M(Cu) - n(Fe) · M(Fe) = n(Cu) · 64 - n(Cu) · 56 = 8 · n(Cu) = 0,16 г     [1]

Пусть n(Cu) = n(Fe) = x моль, тогда:

8x = 0,16     [1]

x = 0,02

n(Cu) = 0,02 моль

n(CuSO4 прореаг. с Fe) = n(Cu) = 0,02 моль

n(Fe прореаг.) = n(Cu) = 0,02 моль

n(FeSO4 образ. при реакции с пластинкой) = n(Cu) = 0,02 моль

Определение исходного количества Fe2(SO4)3 по массе осадка:

n(CuSO4 после первой реакции) = n(Fe2(SO4)3)

n(FeSO4 после первой реакции) = 2 · n(Fe2(SO4)3)

n(CuSO4 после реакции с Fe) = n(CuSO4 после первой реакции) - n(CuSO4 прореаг. с Fe) = n(Fe2(SO4)3) - 0,02

n(FeSO4 после реакции с Fe) = n(FeSO4 после первой реакции) + n(FeSO4 образ. при реакции с пластинкой) = 2 · n(Fe2(SO4)3) + 0,02

n(Cu(OH)2) = n(CuSO4 после реакции с Fe) = n(Fe2(SO4)3) - 0,02

n(Fe(OH)2) = n(FeSO4 после реакции с Fe) = 2 · n(Fe2(SO4)3) + 0,02

m(Cu(OH)2) = n(Cu(OH)2) · M(Cu(OH)2) = (n(Fe2(SO4)3) - 0,02) · 98

m(Fe(OH)2) = n(Fe(OH)2) · M(Fe(OH)2) = (2 · n(Fe2(SO4)3) + 0,02) · 90

По условию m(Cu(OH)2) + m(Fe(OH)2) = 10,96 г

98 · (n(Fe2(SO4)3) - 0,02) + 90 · (2 · n(Fe2(SO4)3) + 0,02) = 10,96     [2]

Пусть n(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = y моль, тогда:

98 · (y - 0,02) + 90 · (2y + 0,02) = 10,96     [2]

y = 0,04

n(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = 0,04 моль

Нахождение массы исходного раствора и массовой доли Fe2(SO4)3:

m(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = n(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) · M(Fe2(SO4)3) = 0,04 · 400 = 16 г

n(Cu прореаг. с Fe2(SO4)3) = n(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = 0,04 моль

m(Cu прореаг. с Fe2(SO4)3) = n(Cu прореаг. с Fe2(SO4)3) · M(Cu) = 0,04 · 64 = 2,56 г

При первой реакции масса раствора увеличилась на массу меди, прореагировавшей с Fe2(SO4)3, то есть на 2,56 г. При реакции с железной пластинкой масса раствора уменьшилась ровно на столько, на сколько увеличилась масса железной пластинки, то есть на 0,16 г

m(конечного р-ра) = m(исх. р-ра) + m(Cu прореаг. с Fe2(SO4)3) - Δm(пластинки)

m(исх. р-ра) = m(конечного р-ра) - m(Cu прореаг. с Fe2(SO4)3) + Δm(пластинки) = 52,4 - 2,56 + 0,16 = 50 г

ω(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = m(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) / m(исх. р-ра) · 100 % = 16 / 50 · 100 % = 32 %

Ход решения изложен логично и последовательно.

Верно произведены вычисления.

Ответ: ω(Fe2(SO4)3 в исходном р-ре) = 32 %

Получен правильный ответ.