Номер 14, страница 7 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

14. *Медицинский препарат, содержащий гептагидрат сульфата железа(II) ($ \text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O} $), подвергли анализу. Для этого весь гептагидрат сульфата железа(II), содержащийся в препарате массой 3,200 г, перевели в оксид железа(III) и получили 0,320 г $ \text{Fe}_2\text{O}_3 $. Рассчитайте массовую долю (%) гептагидрата сульфата железа(II) в препарате.

Дано:

Масса препарата $m_{преп} = 3,200 \text{ г}$
Масса оксида железа(III) $m(Fe_2O_3) = 0,320 \text{ г}$

Найти:

Массовую долю гептагидрата сульфата железа(II) $\omega(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$ в препарате.

Решение:

1. Весь атом железа из исходного вещества, гептагидрата сульфата железа(II) ($FeSO_4 \cdot 7H_2O$), в ходе анализа переходит в конечное вещество, оксид железа(III) ($Fe_2O_3$). Это позволяет нам установить стехиометрическое соотношение между этими двумя веществами. Поскольку в одной формульной единице $Fe_2O_3$ содержатся два атома железа, а в одной формульной единице $FeSO_4 \cdot 7H_2O$ — один, то для образования одной молекулы $Fe_2O_3$ требуется две молекулы $FeSO_4 \cdot 7H_2O$.

Схема превращения: $2(FeSO_4 \cdot 7H_2O) \rightarrow Fe_2O_3$.

Из схемы следует, что количество вещества (моль) гептагидрата сульфата железа(II) в два раза больше количества вещества оксида железа(III):
$n(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 2 \cdot n(Fe_2O_3)$

2. Рассчитаем молярные массы (M) участвующих в расчете веществ, используя относительные атомные массы из периодической таблицы: $Ar(Fe) \approx 56$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$, $Ar(H) \approx 1$.

Молярная масса оксида железа(III):
$M(Fe_2O_3) = 2 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160$ г/моль.

Молярная масса гептагидрата сульфата железа(II):
$M(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = Ar(Fe) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) + 7 \cdot (2 \cdot Ar(H) + Ar(O))$
$M(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 + 7 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 152 + 7 \cdot 18 = 152 + 126 = 278$ г/моль.

3. Найдем количество вещества оксида железа(III), полученного в результате анализа, по формуле $n = m/M$:
$n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{0,320 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,002$ моль.

4. Используя стехиометрическое соотношение, найдем количество вещества гептагидрата сульфата железа(II), которое содержалось в образце препарата:
$n(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 2 \cdot n(Fe_2O_3) = 2 \cdot 0,002 \text{ моль} = 0,004$ моль.

5. Рассчитаем массу гептагидрата сульфата железа(II) в исходной навеске препарата по формуле $m = n \cdot M$:
$m(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = n(FeSO_4 \cdot 7H_2O) \cdot M(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$
$m(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 0,004 \text{ моль} \cdot 278 \text{ г/моль} = 1,112$ г.

6. Наконец, рассчитаем массовую долю ($\omega$) гептагидрата сульфата железа(II) в препарате как отношение массы чистого вещества к массе всего препарата, выраженное в процентах:
$\omega(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = \frac{m(FeSO_4 \cdot 7H_2O)}{m_{преп}} \cdot 100\%$
$\omega(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = \frac{1,112 \text{ г}}{3,200 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,3475 \cdot 100\% = 34,75\%$.

Ответ: массовая доля гептагидрата сульфата железа(II) в препарате составляет 34,75%.