Номер 1459, страница 226 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1459. *Смесь оксида железа(II) и оксида железа(III) длительное время нагревали на воздухе. При этом её масса увеличилась на $2,66 \%$ по сравнению с исходной. Рассчитайте массовую долю оксида железа(II) в исходной смеси.

Дано:

Смесь оксида железа(II) (FeO) и оксида железа(III) (Fe₂O₃).

Увеличение массы смеси после нагревания на воздухе: $\Delta m_{отн} = 2,66 \% = 0,0266$

Найти:

Массовую долю оксида железа(II) в исходной смеси: $\omega(\text{FeO})_{исх}$ - ?

Решение:

При длительном нагревании на воздухе оксид железа(II) окисляется кислородом до оксида железа(III). Оксид железа(III) является высшим оксидом железа и в данных условиях дальше не окисляется.

Уравнение протекающей химической реакции:

$4\text{FeO} + \text{O}_2 \xrightarrow{t} 2\text{Fe}_2\text{O}_3$

Увеличение массы смеси происходит за счет присоединения кислорода к оксиду железа(II). Таким образом, масса прореагировавшего кислорода составляет 2,66% от исходной массы смеси.

Пусть начальная масса смеси $m_{исх} = 100$ г. Тогда масса прореагировавшего кислорода $m(\text{O}_2)$ равна:

$m(\text{O}_2) = m_{исх} \times 0,0266 = 100 \text{ г} \times 0,0266 = 2,66$ г.

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$M(\text{FeO}) = 55,845 + 16,00 \approx 56 + 16 = 72$ г/моль.

$M(\text{O}_2) = 2 \times 16,00 = 32$ г/моль.

По уравнению реакции, 4 моль FeO реагируют с 1 моль O₂. Найдем массу оксида железа(II), который прореагировал с 2,66 г кислорода, составив пропорцию по массам на основе уравнения реакции:

Масса 4 моль FeO: $4 \text{ моль} \times 72 \text{ г/моль} = 288$ г.

Масса 1 моль O₂: $1 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} = 32$ г.

Из 288 г FeO образуется продукт с присоединением 32 г O₂.

Из $x$ г FeO образуется продукт с присоединением 2,66 г O₂.

Составим пропорцию:

$\frac{x \text{ г FeO}}{2,66 \text{ г O}_2} = \frac{288 \text{ г FeO}}{32 \text{ г O}_2}$

Отсюда находим массу оксида железа(II) в исходной смеси:

$x = m(\text{FeO}) = \frac{2,66 \times 288}{32} = 2,66 \times 9 = 23,94$ г.

Теперь можем рассчитать массовую долю оксида железа(II) в исходной смеси, масса которой была принята за 100 г:

$\omega(\text{FeO}) = \frac{m(\text{FeO})}{m_{исх}} \times 100\%$

$\omega(\text{FeO}) = \frac{23,94 \text{ г}}{100 \text{ г}} \times 100\% = 23,94\%$

Ответ: массовая доля оксида железа(II) в исходной смеси составляет 23,94%.