Номер 1468, страница 228 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1468. Кристаллогидрат сульфата железа(II) массой 6,95 г растворили в воде массой 43,05 г. Массовая доля сульфата железа(II) в полученном растворе оказалась равна 0,076. Установите формулу кристаллогидрата.

Дано:

масса кристаллогидрата $m(\text{FeSO}_4 \cdot n\text{H}_2\text{O}) = 6,95 \text{ г}$

масса воды для растворения $m(\text{H}_2\text{O})_{\text{добавленная}} = 43,05 \text{ г}$

массовая доля сульфата железа(II) в полученном растворе $\omega(\text{FeSO}_4) = 0,076$

Найти:

Формулу кристаллогидрата, т.е. найти число $n$ в формуле $\text{FeSO}_4 \cdot n\text{H}_2\text{O}$

Решение:

1. Общая масса полученного раствора складывается из массы растворенного кристаллогидрата и массы добавленной воды.

$m(\text{раствора}) = m(\text{FeSO}_4 \cdot n\text{H}_2\text{O}) + m(\text{H}_2\text{O})_{\text{добавленная}}$

$m(\text{раствора}) = 6,95 \text{ г} + 43,05 \text{ г} = 50,00 \text{ г}$

2. Зная массовую долю сульфата железа(II) в растворе и массу самого раствора, найдем массу безводного сульфата железа(II) $\text{FeSO}_4$.

$\omega(\text{FeSO}_4) = \frac{m(\text{FeSO}_4)}{m(\text{раствора})}$

$m(\text{FeSO}_4) = \omega(\text{FeSO}_4) \cdot m(\text{раствора})$

$m(\text{FeSO}_4) = 0,076 \cdot 50,00 \text{ г} = 3,8 \text{ г}$

3. Эта масса безводной соли $\text{FeSO}_4$ содержалась в исходной навеске кристаллогидрата массой 6,95 г. Остальная масса в кристаллогидрате приходится на кристаллизационную воду.

$m(\text{крист. воды}) = m(\text{FeSO}_4 \cdot n\text{H}_2\text{O}) - m(\text{FeSO}_4)$

$m(\text{крист. воды}) = 6,95 \text{ г} - 3,8 \text{ г} = 3,15 \text{ г}$

4. Чтобы найти формулу кристаллогидрата, нужно найти соотношение количеств вещества (в молях) безводной соли и кристаллизационной воды. Для этого рассчитаем их молярные массы.

$M(\text{FeSO}_4) = M(\text{Fe}) + M(\text{S}) + 4 \cdot M(\text{O}) \approx 56 + 32 + 4 \cdot 16 = 152 \text{ г/моль}$

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) \approx 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества $\text{FeSO}_4$ и $\text{H}_2\text{O}$ в кристаллогидрате.

$\nu(\text{FeSO}_4) = \frac{m(\text{FeSO}_4)}{M(\text{FeSO}_4)} = \frac{3,8 \text{ г}}{152 \text{ г/моль}} = 0,025 \text{ моль}$

$\nu(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{крист. воды})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{3,15 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,175 \text{ моль}$

6. Найдем соотношение молей воды и сульфата железа(II), которое и будет равно $n$.

$n = \frac{\nu(\text{H}_2\text{O})}{\nu(\text{FeSO}_4)} = \frac{0,175 \text{ моль}}{0,025 \text{ моль}} = 7$

Следовательно, формула кристаллогидрата — $\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}$.

Ответ: Формула кристаллогидрата — $\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}$.