Задания 33 (C4). Расчет массовой доли химического соединения в смеси

Ответ: 65,22%

Пояснение:

При растворении меди и оксида меди (II) протекают следующие реакции:

Cu + 4HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O (I)

CuO + 2HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + H₂O (II)

Бурый газ NO₂ выделяется только при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой. Найдем его количество по формуле:

ν = m/M,

где m – масса вещества [г], M – молярная масса вещества [г/моль].

M(NO₂) = 46 г/моль

ν (NO₂) = m(NO₂)/M(NO₂) = 18,4 г/46 г/моль = 0,4 моль.

По условию реакции (I):

ν_I(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu) = 1/2ν(NO₂),

следовательно,

ν_I(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu) = 0,4 моль/2 = 0,2 моль.

Масса нитрата меди, образовавшегося за счет взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой:

m_I(Cu(NO₃)₂) = M(Cu(NO₃)₂) ^. ν(Cu(NO₃)₂) = 188 г/моль ^. 0,2 моль = 37,6 г.

Масса вступившей в реакцию меди равна:

m(Cu) = M(Cu) ^. ν(Cu) = 64 г/моль ^. 0,2 моль = 12,8 г.

Общая масса содержащегося в растворе нитрата меди равна:

m_общ.(Cu(NO₃)₂) = w(Cu(NO₃)₂) ^. m(р−ра)/100% = 20% ^. 470г / 100% = 94 г.

Масса нитрата меди, образовавшегося при взаимодействии оксида меди с концентрированной азотной кислотой (II):

m_II(Cu(NO₃)₂) = m(смесь) – m_I(Cu(NO₃)₂) = 94 г – 37,6 г = 56,4 г.

Количество нитрата меди, образовавшегося при взаимодействии оксида меди с концентрированной азотной кислотой (II):

ν_II(Cu(NO₃)₂) = m_II(Cu(NO₃)₂) /M_II(Cu(NO₃)₂) = 56,4 г/188 г/моль = 0,3 моль

По условию реакции:

(II) ν_II(Cu(NO₃)₂) = ν(CuO) = 0,3 моль.

m(CuO) = M(CuO) ^. ν(CuO) = 80 г/моль ^. 0,3 моль = 24 г

m(смеси) = m(CuO) + m(Cu) = 24 г + 12,8 г = 36,8 г

Массовая доля оксида меди в смеси равна:

w(CuO)% = m(CuO)/m(смеси)^.100% = 24 г / 36,8 г ^. 100% = 65,22%

Ответ: 5,42 %, 90 мл

Пояснение:

Разложение гидрокарбоната натрия в растворе описывается реакцией:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

Массовая доля растворенного вещества рассчитывается по формуле:

w(в-во)% = m(в-ва)/m(р−ра)^.100%,

где m(в-ва) – масса растворенного вещества, m(р−ра) – масса раствора).

Вычислим массу растворенного гидрокарбоната натрия (NaHCO₃):

M(NaHCO₃) = m(р−ра)^.w(NaHCO₃)/100% = 150 г ^. 8,4%/100% = 12,6 г

ν(NaHCO₃) = m(NaHCO₃)/M(NaHCO₃) = 12,6 г/84 г/моль = 0,15 моль

По уравнению реакции:

ν(Na₂CO₃) = ν(CO₂)= 1/2ν(NaHCO₃) = 0,15 моль/2 = 0,075 моль

m(Na₂CO₃) = M(Na₂CO₃) ^. ν(Na₂CO₃) = 106 г/моль ^. 0,075 моль = 7,95 г.

m(CO₂) = M(CO₂) ^. ν(CO₂) = 44 г/моль ^. 0,075 моль = 3,3 г.

Так как испарением воды можно пренебречь, массу образовавшегося после разложения гидрокарбоната натрия находим, вычитая из массы исходного раствора массу углекислого газа:

m(р−ра) = m(исх.р−ра) - m(CO₂) = 150 г – 3,3 г = 146,7 г

Массовая доля карбоната натрия равна:

w(Na₂CO₃)% = m(Na₂CO₃)/m(р−ра)^.100% = 7,95 г/146,7 г^.100% = 5,42%

Реакция взаимодействия растворов хлорида бария и карбоната натрия описывается уравнением:

BaCl₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃↓ + 2NaCl

По уравнению реакции:

ν(BaCl₂) = ν(Na₂CO₃)= 0,075 моль, следовательно

m(BaCl₂) = M(BaCl₂) ^. ν(BaCl₂) = 208 г/моль ^. 0,075 моль = 15,6 г

Масса раствора хлорида бария равна:

m(р−ра BaCl₂) = m(BaCl₂)/w(BaCl₂)^.100% = 15,6 г/15,6%^. 100% = 100 г

Объем раствора рассчитывается по формуле:

V(р−ра) = m(р−ра)/ρ(р−ра), где ρ(р−ра) – плотность раствора.

V(р−ра BaCl₂) = m(р−ра BaCl₂)/ρ(р−ра)

V(р−ра BaCl₂) = 100 г/1,11 г/мл = 90 мл

Ответ: m(р−ра H₂SO₄)/m(р−ра NaOH) = 1,225; w(Na₂SO₄) = 8%Пояснение:

Взаимодействие растворов гидроксида натрия и серной кислоты с образованием средней соли (нейтрального раствора) протекает по схеме:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Массы гидроксида натрия и серной кислоты равны:

m(NaOH) = 0,1m(р−ра NaOH); m(H₂SO₄) = 0,1m(H₂SO₄)

Соответственно, количества гидроксида натрия и серной кислоты равны:

ν(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 0,1m(р−ра NaOH)/40 г/моль

ν(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/M(H₂SO₄) = 0,1m(р−ра H₂SO₄)/98 г/моль

По уравнению реакции ν(H₂SO₄) = 1/2ν(NaOH), поэтому

0,1m(р-ра H₂SO₄)/98 = ½ ^. 0,1m(р-ра NaOH)/40

m(р-ра H₂SO₄)/m(р-ра NaOH) = 98/2/40 = 1,225

По уравнению реакции

ν(H₂SO₄) = ν(Na₂SO₄), поэтому

ν(Na₂SO₄) = 0,1m(р-ра H₂SO₄)/98 г/моль

m(Na₂SO₄) = 0,1m(р-ра H₂SO₄)/98 г/моль ^. 142 г/моль = 0,145 m(р-ра H₂SO₄)

m(р-ра H₂SO₄) = 1,225 ^. m(р-ра NaOH)

Масса получившегося раствора сульфата натрия равна:

m(р-ра Na₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄) + m(р-ра NaOH) = 2,225 m(р-ра NaOH) = 2,225(р-ра H₂SO₄)/1,225

w(Na₂SO₄)% = 0,145 m(р-ра H₂SO₄) ^. 1,225/2,225 m(р-ра H₂SO₄)^.100% = 8,0%

Ответ: V(Cl₂) = 6,72 л; m(NaOH) = 24 г

Пояснение:

При добавлении соляной кислоты к оксиду марганца (IV) протекает реакция:

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

Вычислим массы хлороводорода и массу соляной кислоты в растворе:

m(р−ра 35%-ной HCl) = V(р−ра HCl) ^. ρ(р−ра HCl) = 200 мл ^. 1,17 г/мл = 234 г

m(HCl) = M(HCl) ^. w(HCl)%/100% = 234 г ^. 35%/100% = 81,9 г

Отсюда количество HCl:

ν(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 81,9 г/36,5 г/моль = 2,244 моль

Количество оксида марганца (IV):

ν(MnO₂) = m(MnO₂)/M(MnO₂) = 26,1 г/87 г/моль = 0,3 моль

По уравнению реакции ν(MnO₂) = ¼ ν(HCl), а по условию ν(MnO₂) < ¼ν(HCl), следовательно, MnO₂ – вещество в недостатке, полностью прореагирует с соляной кислотой.

По уравнению реакции ν(MnO₂) = ν(Cl₂) = 0,3 моль, поэтому объем выделившегося при н.у. хлора равен:

V(Cl₂) = V_m ^. ν(Cl₂) = 22,4 л/моль ^. 0,3 моль = 6,72 л

В холодном растворе щелочь взаимодействует с хлором с образованием гипохлорита (NaClO) и хлорида (NaCl) натрия (реакция диспропорционирования):

Cl₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O

По уравнению реакции ν(Cl₂) = ½ ν(NaOH), поэтому ν(NaOH) = 0,3 моль ^. 2 = 0,6 моль

Масса гидроксида натрия, прореагировавшего с хлором в холодном растворе, равна:

m(NaOH) = M(NaOH) ^. ν(NaOH) = 40 г/моль ^. 0,6 моль = 24 г

Ответ: 21%

Пояснение:

Поскольку медь стоит в ряду активностей металлов правее водорода, соляная кислота с ней не взаимодействует. HCl реагирует только с оксидом меди (II) с образованием соли и воды:

C 80%-ным раствором серной кислоты взаимодействует и медь, и оксид меди (II):

Вычислим массу и количество вещества HCl, которая реагирует с CuO:

следовательно, количество CuO, реагирующее с HCl:

Вычислим массу и количество вещества H₂SO₄:

Поскольку в реакции оксида меди с серной кислотой

следовательно, на реакцию с Cu уходит 0,2 моль H₂SO₄ и количество вещества меди будет равно:

Массы веществ равны:

Следовательно, массовая доля меди в исходной смеси

Ответ: ω(NH₃)% = 3,1%; V(р−ра HNO₃) = 55,5 мл

Пояснение:

В результате обменной реакции гидроксида калия с хлоридом аммония выделяется аммиак и образуются хлорида калия и вода:

KOH + NH₄Cl → KCl + NH₃↑ + H₂O

Вычислим количества реагирующих KOH и NH₄Cl:

По уравнению реакции KOH и NH₄Cl реагируют в равных количествах, а по условию задачи ν(KOH) > ν(NH₄Cl). Следовательно, хлорид аммония реагирует полностью, и образуется 0,09346 моль аммиака.

Массовая доля аммиака в полученном растворе рассчитывается по формуле:

Аммиак реагирует с азотной кислотой по реакции:

HNO₃ + NH₃ → NH₄NO₃

Следовательно, с аммиаком реагирует равное количество азотной кислоты, т.е.

,

следовательно, масса прореагировавшей азотной кислоты равна:

Масса раствора азотной кислоты равна:

Объем 10%-ного раствора азотной кислоты равен:

Ответ: V(р−ра KOH) = 84 мл

Пояснение:

Хлорид фосфора (V) полностью гидролизуется с образованием ортофосфорной кислоты и хлороводорода:

Образовавшиеся ортофосфорную и соляную кислоты нейтрализуют раствором гидроксида калия, при этом образуются средние соли:

Вычислим количество вещества хлорида фосфора (V), вступающего в реакцию с водой:

, следовательно, (по уравнению реакции) образуются

и (в 5 раз больше ν(PCl₅)).

Для нейтрализации ортофосфорной кислоты необходимо 0,06 моль KOH, а для нейтрализации соляной кислоты 0,1 моль KOH.

Следовательно, общее количество щелочи, необходимое для нейтрализации раствора кислот, равно .

Масса щелочи равна:

Масса раствора щелочи равна:

Объем 10%-ного раствора щелочи равен:

Ответ: ω(Ba(NO₃)₂) = 4,24%

Пояснение:

В обменной реакции при взаимодействии нитрата бария с хроматом калия образуется нитрат калия, и выпадает осадок – хромат бария:

Ba(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → BaCrO₄↓ + 2KNO₃

Вычислим массы и количества реагирующих нитрата бария и хромата калия:

По уравнению реакции соли Ba(NO₃)₂ и K₂CrO₄ реагируют 1 к 1, по условию задачи ν(Ba(NO₃)₂) > ν(K₂CrO₄), следовательно, хромат калия в недостатке и полностью реагирует.

Вычислим количество и массу нитрата бария, оставшегося после реакции:

Так как в осадок выпадает хромат бария, масса раствора, полученного сливанием растворов нитрата бария и хромата калия, равна:

Вычислим массу хромата бария, выпавшего в осадок:

Тогда масса раствора равна:

Находим массовую долю нитрата бария в полученном растворе:

Ответ: ω(KCl) = 57,3%

Пояснение:

В обменную реакцию с карбонатом натрия вступает хлорид кальция, в результате чего выпадает осадок карбонат кальция:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl (I)

Хлорид калия с карбонатом натрия не реагирует.

Следовательно, масса выпавшего в осадок карбоната кальция равна 10 г. Вычислим его количество вещества:

В обменную реакцию с нитратом серебра вступают оба хлорида:

CaCl₂ + 2AgNO₃ → 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂ (II)

KCl + AgNO₃ → AgCl↓ + KNO₃ (III)

Вычислим общее количество вещества хлорида серебра:

По реакции (II), поэтому  и 

По реакции (III) , следовательно, 

Масса хлорида калия в исходной смеси равна:

Вычислим массовую долю хлорида калия в смеси:

Ответ: ω(KCl) = 59,74%

Пояснение:

При взаимодействии оксида  натрия с водой образуется щелочь, а при взаимодействии натрия с водой образуется щелочь, и выделяется водород:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ (I)

Na₂O + H₂O → 2NaOH (II)

Вычислим количество вещества водорода, выделяющегося при взаимодействии натрия с водой:

По уравнению реакции (I) ν(Na) = ν(NaOH) = 2ν(H₂) = 0,4 моль, следовательно, масса натрия, реагирующего с водой, и масса щелочи, образующейся в результате реакции (I), равны:

m(Na) = 23 г/моль · 0,4 моль = 9,2 г и m_I(NaOH) = 40 г/моль · 0,4 моль = 16 г

Вычислим общую массу щелочи в растворе:

Масса и количество вещества щелочи, образующейся по реакции (II), равны:

m_II(NaOH) = 24 г – 16 г = 8 г

По уравнению реакции (II) ν(Na₂O) = 1/2ν_II(NaOH), следовательно,

ν(Na₂O) = 0,2 моль/2 = 0,1 моль

m(Na₂O) = M(Na₂O) · ν(Na₂O) = 62 г/моль · 0,1 моль = 6,2 г

Вычислим массу исходной смеси, состоящую из натрия и оксида натрия:

m(смеси) = m(Na) + m(Na₂O) = 9,2 г + 6,2 г = 15,4 г

Массовая доля натрия в смеси равна:

Ответ: ω(Na₂CO₃) = 38,7%

Пояснение:

Взаимодействие карбоната и гидрокарбоната натрия с соляной кислотой протекает по реакциям:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O (I)

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂↑ + H₂O (II)

С гидроксидом натрия реагирует гидрокарбонат натрия с образованием средней соли:

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O (III)

Вычислим массу и количество вещества NaOH, реагирующего по реакции (III):

m(NaOH)=80 г*0,1 = 8 г

, следовательно, по реакции (III) реагирует 0,2 моль NaHCO₃, так как ν_III(NaHCO₃) = ν(NaOH).

Вычислим общие массу и количество вещества HCl, реагирующей по реакциям (I) и (II):

v(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 14,6 г/36,5 г/моль = 0,4 моль

По уравнению реакции (II) ν_II(NaHCO₃) = ν_II(HCl), следовательно, с гидрокарбонатом натрия реагирует 0,2 моль HCl. Тогда с карбонатом натрия по реакции (I) взаимодействует

ν_I(HCl) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Na₂CO₃) = 1/2ν(HCl) = 0,2 моль/2 = 0,1 моль.

Вычислим массы гидрокарбоната и карбоната натрия в исходной смеси:

m(NaHCO₃) = M(NaHCO₃) · ν(NaHCO₃) = 84 г/моль · 0,2 моль = 16,8 г

m(Na₂CO₃) = M(Na₂CO₃) · ν(Na₂CO₃) = 106 г/моль · 0,1 моль = 10,6 г

Масса исходной смеси солей равна:

m(смеси) = m(NaHCO₃) + m(Na₂CO₃) = 16,8 г + 10,6 г = 27,4 г

Массовая доля карбоната натрия равна:

Ответ: ω(Al) = 15,25 %

Пояснение:

При обработке смеси сульфида алюминия и алюминия с водой реагирует только сульфид алюминия:

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ (I)

В результате данного взаимодействия образуется сероводород, количество вещества которого составляет:

n(H₂S) = V(H₂S)/V_m = 6,72/22,4 = 0,3 моль,

Количество выделившегося сероводорода зависит только от массы сульфида алюминия (от количества металлического алюминия не зависит). Поэтому, исходя из уравнения I можно сделать вывод о том, что:

n(Al₂S₃) = n(H₂S) ⋅ 1/3, где 1 - коэффициент перед Al₂S₃ , а 3 - коэффициент перед H₂S. Тогда:

n(Al₂S₃) = 0,3 ⋅ 1/3 = 0,1 моль.

Следовательно:

m(Al₂S₃) = n(Al₂S₃) ⋅ M(Al₂S₃) = 0,1 ⋅ 150 г = 15 г;

При взаимодействии этой же смеси в избытке раствора гидроксида натрия газ выделяется только при взаимодействии гидроксида натрия с алюминием:

Al₂S₃ + 8NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂S (II)

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ (III)

Вычислим количество водорода, выделяющегося при взаимодействии алюминия с раствором NaOH:

n_III(H₂) = V(H₂)/V_m = 3,36/22,4 = 0,15 моль

По уравнению реакции (III) n(Al) = n_III(H₂) ⋅ 2/3, следовательно, n(Al) = 0,1 моль

Масса алюминия равна:

m(Al) = M(Al) · n(Al) = 27 г/моль · 0,1 моль = 2,7 г

Следовательно масса исходной смеси:

m(смеси) = m(Al₂S₃) + m(Al) = 15 г + 2,7 г = 17,7 г.

Массовая доля алюминия в исходной смеси равна:

ω(Al) = 100% ⋅ 2,7/17,7 = 15,25 %

Ответ: 28,6 мл

Пояснение:

Диоксид кремния не реагирует с кислородом. При сжигании углерода образуется углекислый газ:

C + O₂ → CO₂

Вычислим количество вещества углерода, участвующего в горении:

По уравнению реакции ν(O₂) = ν(C), следовательно, ν(C) = 0,7 моль

Вычислим массу сгоревшего углерода:

m(C) = M(C) · ν(C) = 12 г/моль · 0,7 моль = 8,4 г

Вычислим массу исходной смеси углерода и диоксида кремния:

Вычислим массу и количество вещества диоксида кремния:

m(SiO₂) = m(смеси) – m(C) = 12 г – 8,4 г = 3,6 г

С щелочью взаимодействуют только диоксид кремния:

2KOH + SiO₂ → K₂SiO₃ + H₂O

В результате этой реакции расходуется щелочь в количестве:

ν(KOH) = 2 · 0,06 моль  = 0,12 моль

m(KOH) = M(KOH) · ν(KOH) = 56 г/моль · 0,12 моль = 6,72 г

Вычислим массу и объем раствора щелочи KOH:

Ответ: V(CO₂) = 6,72 л

Пояснение:

С щелочью может реагировать только кислая соль – гидрокарбонат калия:

KHCO₃ + KOH → K₂CO₃ + H₂O

Вычислим массу и количество вещества гидроксида калия:

По уравнению реакции ν(KOH) = ν(KHCO₃), следовательно, ν(KHCO₃) = 0,1 моль

Масса гидрокарбоната калия в смеси равна:

m(KHCO₃) = M(KHCO₃) · ν(KHCO₃) = 100 г/моль · 0,1 моль = 10 г

Массовая доля гидрокарбоната в смеси солей

ω(KHCO₃) = 100% − ω(K₂CO₃) = 100% − 73,4% = 26,6%

Вычислим массу смеси солей:

Вычислим массу и количество вещества карбоната натрия:

При взаимодействии солей карбоната и гидрокарбоната калия с избытком серной кислоты образуется кислая соль – гидросульфат калия:

KHCO₃ + H₂SO₄ → KHSO₄ + CO₂↑ + H₂O

K₂CO₃ + 2H₂SO₄ → 2KHSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Общее количество и объем выделяющегося углекислого газа равны:

ν(CO₂) = 0,2 моль + 0,1 моль = 0,3 моль

V(CO₂) = V_m · ν(CO₂) = 22,4 л/моль  ·0,3 моль = 6,72 л

Ответ: 19,75%

Пояснение:

При обработке смеси магниевых и цинковых опилок разбавленной серной кислотой выделяется водород:

Zn + H₂SO_4(разб.) → ZnSO₄ + H₂↑ (I)

Mg + H₂SO_4(разб.) → MgSO₄ + H₂↑ (II)

С избытком раствора NaOH реагирует только Zn (амфотерный металл):

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (III)

Вычислим количество водорода, выделяющегося по реакции (III):

По уравнению реакции (III) ν_III(H₂) = ν(Zn), следовательно, ν(Zn) = 0,6 моль

Масса цинка равна:

m(Zn) = M(Zn) · ν(Zn) = 65 г/моль · 0,6 моль = 39 г

По уравнениям реакции (I) и (II) ν_I(H₂) = ν(Zn) и ν_II(H₂) = ν(Mg), общее количество выделившегося водорода равно:

Следовательно, количество водорода, выделившегося по реакции (II):

ν_II(H₂) = ν(Mg) = 1 моль – 0,6 моль = 0,4 моль

Масса магния равна:

m(Mg) = M(Mg) · ν(Mg) = 24 г/моль · 0,4 моль = 9,6 г

Вычислим массу магния и цинка:

m(смеси) = m(Mg) + m(Zn) = 9,6 г + 39 г = 48,6 г

Массовая доля магния в исходной смеси равна:

Ответ: ω(NaHSO₃) ≈ 4,81%; ω(Na₂SO₃) ≈ 8,75%

Пояснение:

При горении серы в избытке кислорода образуется диоксид серы:

S + O₂ → SO₂ (I)

Вычислим количество вещества сгоревшей серы:

По уравнению реакции ν(S) = ν(SO₂), следовательно, ν(SO₂) = 0,25 моль

Масса выделившегося диоксида серы равна:

m(SO₂) = M(SO₂) · ν(SO₂) = 64 г/моль · 0,25 моль = 16 г

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:

Реакция между щелочью и NaOH протекает ступенчато: сначала образуется кислая соль, затем она превращается в среднюю:

NaOH + SO₂ → NaHSO₃ (II)

NaHSO₃ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O (III)

Поскольку ν(NaOH) > ν(SO₂) и ν(NaOH) < 2ν(SO₂), следовательно, образуются средняя и кислая соли.

В результате реакции (II) образуется ν(NaHSO₃) = 0,25 моль, и остается ν(NaOH) = 0,4 моль – 0,25 моль = 0,15 моль.

При взаимодействии гидросульфата натрия и щелочи (реакция (III)) образуется сульфит натрия количеством вещества ν(Na₂SO₃) = 0,15 моль, и остается ν(NaHSO₃) = 0,25 моль – 0,15 моль = 0,1 моль.

Вычислим массы гидросульфита и сульфита натрия:

m(NaHSO₃) = M(NaHSO₃) · ν(NaHSO₃) = 104 г/моль · 0,1 моль = 10,4 г

m(Na₂SO₃) = M(Na₂SO₃) · ν(Na₂SO₃) = 126 г/моль · 0,15 моль = 18,9 г

Масса раствора, полученного пропусканием диоксида серы через раствор щелочи, равна:

m(р−ра) = m(р−ра NaOH) + m(SO₂) = 200 г + 16 г = 216 г

Массовые доли солей в полученном растворе равны:

Ответ: ω(Fe) ≈ 50,91%

Пояснение:

Реакции алюминиевых и железных опилок в избытке разбавленной соляной кислоты протекают с выделением водорода и образованием солей:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (I)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑ (II)

С раствором щелочи реагируют только алюминиевые опилки, в результате чего образуются комплексная соль и водород:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ (III)

Вычислим количество вещества водорода, выделяющегося по реакции (III):

Вычислим количество вещества водорода, выделяющегося по реакциям (I) + (II):

По уравнению реакции (III) ν_III(Al) = 2/3ν_III(H₂), следовательно, ν_III(Al) = 2/3 · 0,3 моль = 0,2 моль.

Масса алюминиевых опилок равна:

m(Al) = M(Al) · ν(Al) = 27 г/моль · 0,2 моль = 5,4 г

По уравнению реакции (II) ν_II(Al) = 2/3ν_II(H₂), следовательно, ν_II(H₂) = 3/2 · 0,2 моль = 0,3 моль

Количество вещества водорода, выделяющегося по реакции (I), равно:

ν_I(H₂) = ν_I+II(H₂) – ν_II(H₂) = 0,4 моль – 0,3 моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции (I) ν_I(Fe) = ν_I(H₂), следовательно, ν_I(Fe) = 0,1 моль

Масса железных опилок равна:

m(Fe) = M(Fe) · ν(Fe) = 56 г/моль · 0,1 моль = 5,6 г

Масса железных и алюминиевых опилок равна:

m(опилок) = m(Al) + m(Fe) = 5,4 г + 5,6 г = 11 г

Массовая доля железа в исходной смеси равна: