Номер 13, страница 413 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 57. Железо - номер 13, страница 413.

Условие.

13. Определите состав кристаллогидрата сульфата железа(III), если при растворении его образца массой $105,2$ г в $250$ г воды был получен раствор с массовой долей соли $22,52 \%$.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса кристаллогидрата $m(Fe_2(SO_4)_3 \cdot nH_2O) = 105,2 \text{ г}$

Масса добавленной воды $m(H_2O)_{\text{добавл.}} = 250 \text{ г}$

Массовая доля соли в конечном растворе $\omega(Fe_2(SO_4)_3) = 22,52 \% = 0,2252$

Найти:

Формулу кристаллогидрата $Fe_2(SO_4)_3 \cdot nH_2O$, то есть найти значение $\text{n}$.

Решение:

1. Определим массу конечного раствора. Она складывается из массы растворенного кристаллогидрата и массы добавленной для растворения воды:

$m_{\text{раствора}} = m(Fe_2(SO_4)_3 \cdot nH_2O) + m(H_2O)_{\text{добавл.}} = 105,2 \text{ г} + 250 \text{ г} = 355,2 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу безводной соли сульфата железа(III), содержащуюся в полученном растворе, используя известную массовую долю:

$m(Fe_2(SO_4)_3) = m_{\text{раствора}} \cdot \omega(Fe_2(SO_4)_3) = 355,2 \text{ г} \cdot 0,2252 \approx 80,0 \text{ г}$

3. Вся безводная соль в растворе перешла из исходного образца кристаллогидрата. Зная это, найдем массу кристаллизационной воды, которая была в его составе:

$m(H_2O)_{\text{крист.}} = m(Fe_2(SO_4)_3 \cdot nH_2O) - m(Fe_2(SO_4)_3) = 105,2 \text{ г} - 80,0 \text{ г} = 25,2 \text{ г}$

4. Для определения формулы кристаллогидрата найдем соотношение количеств вещества (в молях) безводной соли и кристаллизационной воды. Для этого нам понадобятся их молярные массы ($\text{M}$):

$M(Fe_2(SO_4)_3) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot (32 + 4 \cdot 16) = 112 + 288 = 400 \text{ г/моль}$

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

5. Теперь найдем количество вещества ($ \nu $) соли и воды:

$\nu(Fe_2(SO_4)_3) = \frac{m(Fe_2(SO_4)_3)}{M(Fe_2(SO_4)_3)} = \frac{80,0 \text{ г}}{400 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

$\nu(H_2O)_{\text{крист.}} = \frac{m(H_2O)_{\text{крист.}}}{M(H_2O)} = \frac{25,2 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 1,4 \text{ моль}$

6. Соотношение молей в формуле кристаллогидрата $Fe_2(SO_4)_3 \cdot nH_2O$ равно $\nu(Fe_2(SO_4)_3) : \nu(H_2O)_{\text{крист.}} = 1:n$. Найдем значение $\text{n}$:

$n = \frac{\nu(H_2O)_{\text{крист.}}}{\nu(Fe_2(SO_4)_3)} = \frac{1,4 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 7$

Таким образом, состав кристаллогидрата соответствует формуле $Fe_2(SO_4)_3 \cdot 7H_2O$.

Ответ: $Fe_2(SO_4)_3 \cdot 7H_2O$.