Номер 12, страница 211 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 44. Соединения железа. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 12, страница 211.

Условие.

12. Железный купорос получают, действуя на раствор сульфата меди(II) железом. Сколько железного купороса можно получить из $12.6$ г железа, если выход продукта реакции $90\%$ ?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса железа: $m(\text{Fe}) = 12,6 \text{ г}$

Выход продукта реакции: $\eta = 90\% = 0,9$

Найти:

Массу железного купороса - $m(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O})$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия железа с раствором сульфата меди(II). Это реакция замещения, в ходе которой более активное железо вытесняет медь из её соли:

$\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}$

Продукт реакции, железный купорос, является кристаллогидратом сульфата железа(II), химическая формула которого $\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}$.

2. Рассчитаем молярные массы исходного вещества (железа) и конечного продукта (железного купороса), используя атомные массы элементов из периодической таблицы:

$M(\text{Fe}) \approx 56 \text{ г/моль}$

$M(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = M(\text{Fe}) + M(\text{S}) + 4 \cdot M(\text{O}) + 7 \cdot M(\text{H}_2\text{O})$

$M(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 + 7 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 152 + 7 \cdot 18 = 152 + 126 = 278 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) железа, которое вступает в реакцию:

$\nu(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{12,6 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,225 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль железа образуется 1 моль сульфата железа(II). Следовательно, теоретическое количество вещества образующегося сульфата железа(II) равно количеству вещества прореагировавшего железа. Количество вещества кристаллогидрата (железного купороса) будет таким же.

$\nu_{теор.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = \nu(\text{Fe}) = 0,225 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу железного купороса (при 100% выходе):

$m_{теор.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = \nu_{теор.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) \cdot M(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O})$

$m_{теор.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = 0,225 \text{ моль} \cdot 278 \text{ г/моль} = 62,55 \text{ г}$

6. Теперь определим практическую массу продукта, учитывая, что выход реакции составляет 90%:

$m_{практ.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = m_{теор.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) \cdot \eta$

$m_{практ.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) = 62,55 \text{ г} \cdot 0,9 = 56,295 \text{ г}$

Округлим полученное значение до одного знака после запятой, как в исходных данных.

$m_{практ.}(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}) \approx 56,3 \text{ г}$

Ответ: из 12,6 г железа можно получить 56,3 г железного купороса.