Номер 707, страница 127 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

707. Для синтеза сульфида железа(II) использовали порошок железа, содержащий $0,68 \%$ примесей, и серу, содержание основного вещества в которой равно $98,0 \%$. Рассчитайте массы исходных веществ, необходимых для получения продукта массой $1,18 \text{ кг}$, если его практический выход равен $95,6 \%$.

Дано:

$\omega_{примесей}(Fe) = 0,68\%$

$\omega_{основного}(S) = 98,0\%$

$m_{практ}(FeS) = 1,18 \text{ кг}$

$\eta = 95,6\%$

$m_{практ}(FeS) = 1,18 \text{ кг} = 1180 \text{ г}$

Найти:

$m_{исх}(Fe_{порошок})$ - ?

$m_{исх}(S)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции синтеза сульфида железа(II) из железа и серы:

$Fe + S \rightarrow FeS$

2. Практический выход продукта ($\eta$) составляет 95,6% от теоретически возможного. Сначала рассчитаем теоретическую массу сульфида железа(II) ($m_{теор}(FeS)$), которая образовалась бы при 100% выходе:

$\eta = \frac{m_{практ}(FeS)}{m_{теор}(FeS)} \times 100\%$

Выразим теоретическую массу:

$m_{теор}(FeS) = \frac{m_{практ}(FeS)}{\eta} = \frac{1180 \text{ г}}{0,956} \approx 1234,31 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы веществ, участвующих в реакции (используя округленные значения атомных масс: Ar(Fe) ≈ 56, Ar(S) ≈ 32):

$M(Fe) = 56 \text{ г/моль}$

$M(S) = 32 \text{ г/моль}$

$M(FeS) = M(Fe) + M(S) = 56 + 32 = 88 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) для теоретической массы сульфида железа(II):

$n(FeS) = \frac{m_{теор}(FeS)}{M(FeS)} = \frac{1234,31 \text{ г}}{88 \text{ г/моль}} \approx 14,026 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, железо, сера и сульфид железа(II) реагируют в мольном соотношении 1:1:1. Следовательно, для получения 14,026 моль FeS требуется взять 14,026 моль чистого железа и 14,026 моль чистой серы.

$n_{чист}(Fe) = n_{чист}(S) = n(FeS) \approx 14,026 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массы чистых реагентов, необходимых для реакции:

$m_{чист}(Fe) = n_{чист}(Fe) \times M(Fe) = 14,026 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} \approx 785,46 \text{ г}$

$m_{чист}(S) = n_{чист}(S) \times M(S) = 14,026 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} \approx 448,83 \text{ г}$

7. Учтем, что исходные вещества содержат примеси. Рассчитаем массы исходных веществ, которые необходимо взять для проведения синтеза.

Массовая доля чистого железа в исходном порошке:

$\omega_{чист}(Fe) = 100\% - \omega_{примесей}(Fe) = 100\% - 0,68\% = 99,32\% = 0,9932$

Масса порошка железа с примесями:

$m_{исх}(Fe_{порошок}) = \frac{m_{чист}(Fe)}{\omega_{чист}(Fe)} = \frac{785,46 \text{ г}}{0,9932} \approx 790,85 \text{ г}$

Массовая доля чистой серы в исходном веществе составляет 98,0% или 0,98.

Масса серы с примесями:

$m_{исх}(S) = \frac{m_{чист}(S)}{\omega_{основного}(S)} = \frac{448,83 \text{ г}}{0,98} \approx 458,00 \text{ г}$

Ответ: для получения 1,18 кг сульфида железа(II) необходимо использовать 790,85 г порошка железа и 458,00 г серы.