Question

Водой объёмом 100 мл полностью поглотили 11,2 л (н.у.) смеси аммиака и углекислого газа. К образовавшемуся раствору добавили раствор хлорида железа(II). При этом образовалось 214 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 10%. Вычислите массовую долю хлорида железа(II) в добавленном растворе.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: установить, какие вещества образуются при поглощении газовой смеси водой, затем проследить их взаимодействие с хлоридом железа(II), используя стехиометрию и баланс масс.

**Шаг 1. Уравнения реакций**

$$\ce{2NH3 + CO2 + H2O -> (NH4)2CO3}$$

$$\ce{FeCl2 + (NH4)2CO3 -> FeCO3 v + 2NH4Cl}$$

$$\ce{FeCl2 + 2NH3 + 2H2O -> Fe(OH)2 v + 2NH4Cl}$$

**Шаг 2. Определение состава конечного раствора**

После реакций в растворе остаётся только $\ce{NH4Cl}$ (единственное растворённое вещество). Вычислим его массу и количество вещества:

$$m(\ce{NH4Cl}) = 214 	imes 0{,}1 = 21{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NH4Cl}) = \frac{21{,}4}{53{,}5} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Количество вещества газовой смеси**

$$n_{	ext{смеси}} = \frac{11{,}2}{22{,}4} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Распределение хлорида аммония между двумя реакциями**

Обозначим количество $\ce{NH4Cl}$, образовавшегося во второй реакции, как $x$ моль, а в третьей — как $y$ моль.

Из второй реакции: $n(\ce{CO2}) = n((\ce{NH4)2CO3})) = \frac{x}{2}$ моль.

Из первой реакции: $n_1(\ce{NH3}) = 2n((\ce{NH4)2CO3})) = x$ моль.

Из третьей реакции: $n_3(\ce{NH3}) = y$ моль.

Баланс по хлориду аммония:
$$x + y = 0{,}4$$

Баланс по газам:
$$x + y + \frac{x}{2} = 0{,}5$$

Из второго уравнения: $\frac{3x}{2} + y = 0{,}5$.

Вычитая первое из преобразованного второго:
$$\frac{x}{2} = 0{,}1 \Rightarrow x = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$y = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

**Шаг 5. Массы осадков**

$$n(\ce{FeCO3}) = \frac{x}{2} = 0{,}1 	ext{ моль}, \quad m(\ce{FeCO3}) = 0{,}1 	imes 116 = 11{,}6 	ext{ г}$$

$$n(\ce{Fe(OH)2}) = \frac{y}{2} = 0{,}1 	ext{ моль}, \quad m(\ce{Fe(OH)2}) = 0{,}1 	imes 90 = 9 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Массы компонентов исходной смеси**

$$n_1(\ce{NH3}) + n_3(\ce{NH3}) = x + y = 0{,}4 	ext{ моль}$$
$$m(\ce{NH3}) = 0{,}4 	imes 17 = 6{,}8 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CO2}) = \frac{x}{2} = 0{,}1 	ext{ моль}$$
$$m(\ce{CO2}) = 0{,}1 	imes 44 = 4{,}4 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H2O}) = 100 	imes 1 = 100 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Масса добавленного раствора хлорида железа(II)**

Баланс масс:
$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{FeCl2}) = m_{	ext{конечн.}} - m(\ce{NH3}) - m(\ce{CO2}) - m(\ce{H2O}) + m(\ce{FeCO3}) + m(\ce{Fe(OH)2})$$

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{FeCl2}) = 214 - 6{,}8 - 4{,}4 - 100 + 11{,}6 + 9 = 123{,}4 	ext{ г}$$

**Шаг 8. Масса хлорида железа(II)**

$$n(\ce{FeCl2}) = n(\ce{FeCO3}) + n(\ce{Fe(OH)2}) = 0{,}1 + 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{FeCl2}) = 0{,}2 	imes 127 = 25{,}4 	ext{ г}$$

**Шаг 9. Массовая доля хлорида железа(II)**

$$\omega(\ce{FeCl2}) = \frac{25{,}4}{123{,}4} \approx 0{,}206 = 20{,}6\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии