Страница 51 - гдз по химии 7 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Расположите соединения в порядке возрастания массовой доли железа в них:

1) пирит $FeS_2$

$M(FeS_2) =$

$\omega(Fe) =$

2) оксид железа(III) $Fe_2O_3$

$M(Fe_2O_3) =$

$\omega(Fe) =$

3) сульфат железа(II) $FeSO_4$

$M(FeSO_4) =$

$\omega(Fe) =$

4) гидроксид железа(III) $Fe(OH)_3$

$M(Fe(OH)_3) =$

$\omega(Fe) =$

Ответ:

Дано:

Соединения: пирит ($ \text{FeS}_2 $), оксид железа(III) ($ \text{Fe}_2\text{O}_3 $), сульфат железа(II) ($ \text{FeSO}_4 $), гидроксид железа(III) ($ \text{Fe(OH)}_3 $).

Относительные атомные массы элементов (округленные значения, используемые для расчетов):

$ A_r(\text{Fe}) = 56 $

$ A_r(\text{S}) = 32 $

$ A_r(\text{O}) = 16 $

$ A_r(\text{H}) = 1 $

Найти:

1. Молярные массы каждого соединения ($ M $).

2. Массовые доли железа ($ \omega(\text{Fe}) $) в каждом соединении.

3. Расположить соединения в порядке возрастания массовой доли железа.

Решение:

Массовая доля элемента в соединении ($ \omega $) рассчитывается по формуле:

$ \omega(\text{элемент}) = \frac{n \cdot A_r(\text{элемент})}{M(\text{соединение})} $, где $ n $ - количество атомов элемента в формульной единице, $ A_r(\text{элемент}) $ - относительная атомная масса элемента, $ M(\text{соединение}) $ - молярная масса соединения.

1) пирит FeS$_2$

Молярная масса пирита ($ \text{FeS}_2 $):

$ M(\text{FeS}_2) = A_r(\text{Fe}) + 2 \cdot A_r(\text{S}) = 56 + 2 \cdot 32 = 56 + 64 = 120 $ г/моль.

Массовая доля железа в пирите ($ \text{FeS}_2 $):

$ \omega(\text{Fe}) = \frac{A_r(\text{Fe})}{M(\text{FeS}_2)} = \frac{56}{120} \approx 0.4667 $ или $ 46.67\% $.

Ответ: $ M(\text{FeS}_2) = 120 $ г/моль, $ \omega(\text{Fe}) = 46.67\% $

2) оксид железа(III) Fe$_2$O$_3$

Молярная масса оксида железа(III) ($ \text{Fe}_2\text{O}_3 $):

$ M(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 2 \cdot A_r(\text{Fe}) + 3 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160 $ г/моль.

Массовая доля железа в оксиде железа(III) ($ \text{Fe}_2\text{O}_3 $):

$ \omega(\text{Fe}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{Fe})}{M(\text{Fe}_2\text{O}_3)} = \frac{2 \cdot 56}{160} = \frac{112}{160} = 0.70 $ или $ 70.00\% $.

Ответ: $ M(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 160 $ г/моль, $ \omega(\text{Fe}) = 70.00\% $

3) сульфат железа(II) FeSO$_4$

Молярная масса сульфата железа(II) ($ \text{FeSO}_4 $):

$ M(\text{FeSO}_4) = A_r(\text{Fe}) + A_r(\text{S}) + 4 \cdot A_r(\text{O}) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 = 56 + 32 + 64 = 152 $ г/моль.

Массовая доля железа в сульфате железа(II) ($ \text{FeSO}_4 $):

$ \omega(\text{Fe}) = \frac{A_r(\text{Fe})}{M(\text{FeSO}_4)} = \frac{56}{152} \approx 0.3684 $ или $ 36.84\% $.

Ответ: $ M(\text{FeSO}_4) = 152 $ г/моль, $ \omega(\text{Fe}) = 36.84\% $

4) гидроксид железа(III) Fe(OH)$_3$

Молярная масса гидроксида железа(III) ($ \text{Fe(OH)}_3 $):

$ M(\text{Fe(OH)}_3) = A_r(\text{Fe}) + 3 \cdot (A_r(\text{O}) + A_r(\text{H})) = 56 + 3 \cdot (16 + 1) = 56 + 3 \cdot 17 = 56 + 51 = 107 $ г/моль.

Массовая доля железа в гидроксиде железа(III) ($ \text{Fe(OH)}_3 $):

$ \omega(\text{Fe}) = \frac{A_r(\text{Fe})}{M(\text{Fe(OH)}_3)} = \frac{56}{107} \approx 0.5234 $ или $ 52.34\% $.

Ответ: $ M(\text{Fe(OH)}_3) = 107 $ г/моль, $ \omega(\text{Fe}) = 52.34\% $

Сравним полученные массовые доли железа для всех соединений:

1. Пирит ($ \text{FeS}_2 $): $ 46.67\% $

2. Оксид железа(III) ($ \text{Fe}_2\text{O}_3 $): $ 70.00\% $

3. Сульфат железа(II) ($ \text{FeSO}_4 $): $ 36.84\% $

4. Гидроксид железа(III) ($ \text{Fe(OH)}_3 $): $ 52.34\% $

Располагаем соединения в порядке возрастания массовой доли железа:

$ 36.84\% (\text{FeSO}_4) < 46.67\% (\text{FeS}_2) < 52.34\% (\text{Fe(OH)}_3) < 70.00\% (\text{Fe}_2\text{O}_3) $

Соответственно, номера соединений в порядке возрастания массовой доли железа: 3, 1, 4, 2.

Ответ: 3142

3. В авиастроении применяется сплав алюминия дуралюмин, содержащий 0,5 % магния, 0,5 % марганца, 5 % меди и 94 % алюминия. Масса компонентов, необходимых для приготовления 500 кг дуралюмина:

1) $m(\text{Al}) =$

2) $m(\text{Cu}) =$

3) $m(\text{Mn}) =$

4) $m(\text{Mg}) =$

Дано:

общая масса сплава дюралюмина $m_{\text{сплава}} = 500 \text{ кг}$

процентное содержание магния $P_{\text{Mg}} = 0.5 \%$

процентное содержание марганца $P_{\text{Mn}} = 0.5 \%$

процентное содержание меди $P_{\text{Cu}} = 5 \%$

процентное содержание алюминия $P_{\text{Al}} = 94 \%$

Перевод в СИ:

все величины уже представлены в системе СИ или являются безразмерными.

Найти:

$m(\text{Al})$

$m(\text{Cu})$

$m(\text{Mn})$

$m(\text{Mg})$

Решение:

для нахождения массы каждого компонента в сплаве необходимо умножить общую массу сплава на процентное содержание соответствующего компонента, выраженное в долях от единицы. формула для расчета массы компонента: $m_i = \frac{P_i}{100\%} \cdot m_{\text{сплава}}$

1) m(Al)

расчет массы алюминия:

$m(\text{Al}) = \frac{94}{100} \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Al}) = 0.94 \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Al}) = 470 \text{ кг}$

Ответ: 470 кг

2) m(Cu)

расчет массы меди:

$m(\text{Cu}) = \frac{5}{100} \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Cu}) = 0.05 \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Cu}) = 25 \text{ кг}$

Ответ: 25 кг

3) m(Mn)

расчет массы марганца:

$m(\text{Mn}) = \frac{0.5}{100} \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Mn}) = 0.005 \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Mn}) = 2.5 \text{ кг}$

Ответ: 2.5 кг

4) m(Mg)

расчет массы магния:

$m(\text{Mg}) = \frac{0.5}{100} \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Mg}) = 0.005 \cdot 500 \text{ кг}$

$m(\text{Mg}) = 2.5 \text{ кг}$

Ответ: 2.5 кг