Question

При нагревании смеси 13,2 г сульфата аммония и 9,6 г гидроксида натрия выделился газ, который полностью поглотили 120 г 10%-ного раствора сульфата железа(III). Найдите массовую долю соли в образовавшемся растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить газ, выделяющийся при взаимодействии сульфата аммония и гидроксида натрия, проследить его поглощение раствором сульфата железа(III), найти массу образовавшейся соли и вычислить её массовую долю в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{(NH4)2SO4 + 2NaOH ->[t] 2NH3 ^ + Na2SO4 + 2H2O}$$

$$\ce{6NH3 + 6H2O + Fe2(SO4)3 -> 2Fe(OH)3 v + 3(NH4)2SO4}$$

**Расчёты:**

Вычислим количество вещества сульфата аммония:

$$n\ce{(NH4)2SO4} = \frac{m\ce{(NH4)2SO4}}{M\ce{(NH4)2SO4}} = \frac{13{,}2}{132} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

Вычислим количество вещества гидроксида натрия:

$$n\ce{NaOH} = \frac{m\ce{NaOH}}{M\ce{NaOH}} = \frac{9{,}6}{40} = 0{,}24 	ext{ моль}$$

Определим лимитирующий реагент в первой реакции. По стехиометрии:

$$\frac{n\ce{(NH4)2SO4}}{1} : \frac{n\ce{NaOH}}{2} = 0{,}1 : 0{,}12$$

Так как $0{,}1 < 0{,}12$, сульфат аммония в недостатке. Расчёты ведём по нему.

Найдём количество аммиака:

$$n\ce{NH3} = 2 \cdot n\ce{(NH4)2SO4} = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Вычислим массу сульфата железа(III) в растворе:

$$m\ce{Fe2(SO4)3} = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega = 120 \cdot 0{,}1 = 12 	ext{ г}$$

Найдём количество вещества сульфата железа(III):

$$n\ce{Fe2(SO4)3} = \frac{m\ce{Fe2(SO4)3}}{M\ce{Fe2(SO4)3}} = \frac{12}{400} = 0{,}03 	ext{ моль}$$

Определим лимитирующий реагент во второй реакции:

$$\frac{n\ce{NH3}}{6} : \frac{n\ce{Fe2(SO4)3}}{1} = \frac{0{,}2}{6} : 0{,}03 \approx 0{,}033 : 0{,}03$$

Так как $0{,}033 > 0{,}03$, сульфат железа(III) в недостатке.

Найдём количество образовавшегося сульфата аммония:

$$n_{	ext{образ.}}\ce{(NH4)2SO4} = 3 \cdot n\ce{Fe2(SO4)3} = 3 \cdot 0{,}03 = 0{,}09 	ext{ моль}$$

Вычислим его массу:

$$m_{	ext{образ.}}\ce{(NH4)2SO4} = 0{,}09 \cdot 132 = 11{,}88 	ext{ г}$$

Найдём массу гидроксида железа(III):

$$n\ce{Fe(OH)3} = 2 \cdot n\ce{Fe2(SO4)3} = 2 \cdot 0{,}03 = 0{,}06 	ext{ моль}$$

$$m\ce{Fe(OH)3} = 0{,}06 \cdot 107 = 6{,}42 	ext{ г}$$

Вычислим массу конечного раствора (аммиак растворяется, осадок выпадает):

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m_{	ext{р-ра}\ce{Fe2(SO4)3}} + m\ce{NH3} - m\ce{Fe(OH)3}$$

$$m\ce{NH3} = 0{,}2 \cdot 17 = 3{,}4 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 120 + 3{,}4 - 6{,}42 = 116{,}98 	ext{ г}$$

Найдём массовую долю сульфата аммония:

$$\omega\ce{(NH4)2SO4} = \frac{11{,}88}{116{,}98} = 0{,}1015 \approx 10{,}1\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии