Каковы массовые доли веществ в растворе, образовавшемся после обработки 8 г оксида железа (III) 80 г 25%-ным раствором

Moroznaya_Roza_2574

23

Для решения данной задачи мы должны использовать знания о массовой доле вещества в химических реакциях. Начнём с составления уравнения реакции, которая произошла между оксидом железа (III) и соляной кислотой:

\[\text{Fe}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{FeCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O}\]

Из данного уравнения, мы видим, что 1 моль оксида железа (III) реагирует с 6 молями соляной кислоты, образуя 2 моля хлорида железа (III) и 3 моля воды.

Данные о массе оксида железа (III) и массовой доле раствора соляной кислоты нам также даны. Мы знаем, что масса оксида железа (III) составляет 8 г, а массовая доля соляной кислоты в растворе составляет 25%.

Давайте сначала определим количество молей оксида железа (III). Для этого нужно разделить массу оксида на его молярную массу. Молярная масса оксида железа (III) равна 159,69 г/моль:

\[n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{8 \, \text{г}}{159,69 \, \text{г/моль}}\]

Подсчитав, мы получаем:

\[n(\text{Fe}_2\text{O}_3) \approx 0,0501 \, \text{моль}\]

Теперь найдем количество молей соляной кислоты, используя массу раствора и его концентрацию. Масса соляной кислоты равна 80 г, а массовая доля соляной кислоты составляет 25%. Поэтому масса соляной кислоты в растворе равна:

\[m(\text{HCl}) = 0,25 \times 80 \, \text{г}\]

Рассчитаем количество молей соляной кислоты, используя её молярную массу, которая составляет 36,46 г/моль:

\[n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{\text{молярная масса}(\text{HCl})}\]

Подставляя значения, получаем:

\[n(\text{HCl}) = \frac{0,25 \times 80 \, \text{г}}{36,46 \, \text{г/моль}}\]

После вычислений мы получаем:

\[n(\text{HCl}) \approx 0,5489 \, \text{моль}\]

Теперь мы знаем количество молей оксида железа (III) и соляной кислоты, используемые в реакции. Сравнивая коэффициенты перед веществами в уравнении реакции, мы видим, что соотношение между ними будет следующим:

\[1 : 6 : 2 : 3\]

То есть, 1 моль оксида железа (III) реагирует с 6 молями соляной кислоты, образуя 2 моля хлорида железа (III) и 3 моля воды.

Теперь мы можем рассчитать массу хлорида железа (III), образовавшегося в результате реакции. Молярная масса хлорида железа (III) составляет 162,2 г/моль:

\[m(\text{FeCl}_3) = n(\text{FeCl}_3) \times \text{молярная масса}(\text{FeCl}_3)\]

\[m(\text{FeCl}_3) = 2 \times 162,2 \, \text{г/моль}\]

Подставляя значения, получаем:

\[m(\text{FeCl}_3) = 324,4 \, \text{г}\]

Таким образом, масса хлорида железа (III) в растворе составляет 324,4 г.

Наконец, мы можем вычислить массовую долю каждого вещества в растворе. Общая масса раствора будет равна сумме масс оксида железа (III) и хлорида железа (III):

\[m(\text{раствора}) = 8 \, \text{г} + 324,4 \, \text{г}\]

Теперь, рассчитаем массовую долю каждого вещества:

\[\text{Массовая доля оксида железа (III)} = \frac{m(\text{Fe}_2\text{O}_3)}{m(\text{раствора})} \times 100\%\]

\[\text{Массовая доля хлорида железа (III)} = \frac{m(\text{FeCl}_3)}{m(\text{раствора})} \times 100\%\]

Подставляя значения, мы получаем:

\[\text{Массовая доля оксида железа (III)} = \frac{8 \, \text{г}}{8 \, \text{г} + 324,4 \, \text{г}} \times 100\%\]

\[\text{Массовая доля хлорида железа (III)} = \frac{324,4 \, \text{г}}{8 \, \text{г} + 324,4 \, \text{г}} \times 100\%\]

После вычислений мы получаем:

\[\text{Массовая доля оксида железа (III)} \approx 2,41\%\]

\[\text{Массовая доля хлорида железа (III)} \approx 97,59\%\]

Таким образом, массовая доля оксида железа (III) в растворе составляет примерно 2,41%, а массовая доля хлорида железа (III) составляет примерно 97,59%.