Question

Cмесь массой 0,752 г, состоящую из железо (II) оксида, железо (III) оксида и железо (II,III) оксида, нагрели в токе водорода до тех пор, пока масса твердого остатка не перестала изменяться. B результате было получено 0,560 г твердого вещества. Смесь такого же состава массой 1,504 г полностью растворили в соляной кислоте массой 27,0 г c массовой долей HCl 7,3%. Укажите максимальную массу (мг) железа, которое можно дополнительно растворить в полученном растворе (считать, что в конечном растворе содержится только одна соль).
Ответ: 392

Answer 1

Из 1.504 г смеси будет пол-о 0.56*(1.504/0.752) = 1.12 г Fe, для р-ии с 1.504 г смеси взято (27*0.073)/36.5 = 0.054 моль HCl;

масса O в смеси оксидов = 1.504-1.12 = 0.384 г, n O = 0.384/16 = 0.024 моль, на р-ию с условными ионами (O)-2 треб-ся 0.024*2 = 0.048 моль ионов H+, т.о. HCl ост-я в изб. = 0.054-0.048 = 0.006 моль;

a) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 - на р-ию с 0.006 моль HCl будет затр-о 56*(0.006/2)*1000 = 168 мг Fe;

кроме того, при раств-и Fe2O3 и Fe3O4 образ-я помимо FeCl2 еще и FeCl3, с кот-м прор-т Fe по р-ии: b) Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2;

в смеси 72*х г FeO, 160*y г Fe2O3 и 232*z г Fe3O4, тогда 72*х+160*y+232*z = 1.504 (1);

кроме того, х моль FeO сод-т х моль O, y моль Fe2O3 - 3*y моль O, z моль Fe3O4 - 4*z моль O, в сумме х+3*y+4*z = 0.024 (2);

выразив из (2) х и подставив пол-е выражение в (1), находим, что данная система имеет 3 вар-а решения:

z = 0.003, y = 0.001, x = 0.009 (1),

z = 0.002, y = 0.002, x = 0.01 (2),

z = 0.001, y = 0.003, x = 0.011 (3);

для вар-а (1) кол-во в-ва FeCl3, образ-я при раств-и 0.001 моль Fe2O3 и 0.003 моль Fe3O4 составит 0.001*2+0.003*2 = 0.008 моль;

для вар-а (2) - соотв-о 0.002*2+0.002*2 = 0.008 моль;

для вар-а (3) - соотв-о 0.003*2+0.001*2 = 0.008 моль;

т.о. для р-ии b) потр-я Fe массой 56*(0.008/2)*1000 = 224 мг;

сумм-о для р-ий a) и b) потр-я Fe массой 168+224 = 392 мг.