Question

Смесь пентагидрата сульфата меди и гептагидрата сульфата железа (II) массой 1,202 г растворили в воде и к полученному раствору добавили избыток раствора хлорида бария. Масса осадка составила 1,085 г. Найдите массовые доли компонентов в исходной смеси.

Answer 1

Дано: смесь CuSO₄*5H₂O + FeSO₄*7H₂O
mсм. = 1,202 г
добавлен избыток ВаСl₂
m(BaSO₄) = 1,085 г
Найти: w(CuSO₄*5H₂O) и w(FeSO₄*7H₂O)
Решение:
    Поскольку у нас в условии смесь кристаллогидратов и надо будет найти их массовые доли, напишем реакции с ними:
CuSO₄*5H₂O + ВаСl₂ = ВаSO₄↓ + СuCl₂ + 5H₂O 
FeSO₄*7H₂O +  ВаСl₂ = ВаSO₄↓ + FeCl₂ + 7H₂O
    Каждый моль сульфата, находящегося в моле кристаллогидрата, дает моль осадка сульфата бария.
    Молярные массы:
М(CuSO₄*5H₂O) = 64+32+16*4+18*5 = 240 (г/моль)
М(FeSO₄*7H₂O) = 56+32+16*4+18*7 = 278 (г/моль)
М(ВаSO₄) = 137+32+16*4 = 233 (г/моль)
    Пусть у нас Х молей пентагидрата сульфата меди и У молей гептагидрата сульфата железа (II).
    Масса пентагидрата сульфата меди: 
m(CuSO₄*5H₂O) = М(CuSO₄*5H₂O)*Х = 240Х
    Масса гептагидрата сульфата железа (II): 
m(FeSO₄*7H₂O) = М(FeSO₄*7H₂O)*У = 278У
    Масса смеси:  mсм. = 240Х + 278У = 1,202 (г)
    Масса сульфата  бария от реакции Х молей пентагидрата сульфата меди с избытком хлорида бария: m₁(ВаSO₄) = M(ВаSO₄)*Х = 233Х
    Масса сульфата  бария от реакции У молей гептагидрата сульфата железа (II) с избытком хлорида бария: m₂(ВаSO₄) = M(ВаSO₄)*У = 233У
    Всего сульфата  бария: 
 m(ВаSO₄) = m₁(ВаSO₄) + m₂(ВаSO₄) = 233Х+233У = 233(Х+У) = 1,085 (г)
     Составим и решим систему уравнений:
 1  { 240Х + 278У = 1,202 (г)
 2  {233(Х+У) = 1,085 (г)
     Из второго уравнения Х = (1,085/233) -У. Подставим его в первое
240(1,085/233) - 240У + 278У = 1,202
1,118 + 38У = 1,202
38У = 0,084
У = 0,00221 (моля). Это химическое количество гептагидрата сульфата железа (II)
     Масса гептагидрата сульфата железа (II): 
m(FeSO₄*7H₂O) = 278У = 278*0,00221 = 0,614 (г)
w(FeSO₄*7H₂O) =  m(FeSO₄*7H₂O)/mсм. = 0,614/1,202 = 0,511 = 51,1%
     Химическое количество пентагидрата сульфата меди 
Х = (1,085/233) -У = 0,00455 - 0,0021 = 0,00245 (моля)
     Масса пентагидрата сульфата меди: 
m(CuSO₄*5H₂O) = 240Х = 140*0,00245 = 0,588 (г)
w(CuSO₄*5H₂O) = m(CuSO₄*5H₂O)/mсм. = 0,588/1,202 = 48,9%
Ответ: 48,9% CuSO₄*5H₂O; 51,1% FeSO₄*7H₂O