Номер 7, страница 177 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Железный купорос $FeSO_4 \cdot 7H_2O$ широко используют как фунгицид — средство для борьбы с грибковыми заболеваниями растений. Какую массу железного купороса можно получить из 2,8 кг железных опилок и необходимого количества разбавленной серной кислоты?

Дано:

Масса железных опилок $m(Fe) = 2,8$ кг

Серная кислота $H_2SO_4$ — в необходимом количестве (в избытке)

Для удобства вычислений переведем массу железа в граммы:
$m(Fe) = 2,8 \text{ кг} = 2800 \text{ г}$

Найти:

Массу железного купороса $m(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия железа с разбавленной серной кислотой. В результате реакции образуется сульфат железа(II) и выделяется водород:

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

При кристаллизации из водного раствора сульфат железа(II) образует кристаллогидрат — железный купорос:

$FeSO_4 + 7H_2O \rightarrow FeSO_4 \cdot 7H_2O$

Из уравнений реакции следует, что из одного моля атомов железа образуется один моль железного купороса. Таким образом, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(Fe) = n(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$

2. Рассчитаем молярные массы железа (Fe) и железного купороса ($FeSO_4 \cdot 7H_2O$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы Д.И. Менделеева (округляя до целых чисел): $Ar(Fe)=56$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

Молярная масса железа:

$M(Fe) = 56$ г/моль

Молярная масса железного купороса:

$M(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = Ar(Fe) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) + 7 \cdot (2 \cdot Ar(H) + Ar(O))$

$M(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 + 7 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 56 + 32 + 64 + 7 \cdot 18 = 152 + 126 = 278$ г/моль

3. Вычислим количество вещества (моль) в 2800 г железных опилок:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{2800 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 50$ моль

4. Так как серная кислота дана в избытке, расчёт ведём по железу. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества железного купороса равно количеству вещества железа:

$n(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = n(Fe) = 50$ моль

5. Теперь можем рассчитать массу железного купороса, которая может быть получена:

$m(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = n(FeSO_4 \cdot 7H_2O) \cdot M(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$

$m(FeSO_4 \cdot 7H_2O) = 50 \text{ моль} \cdot 278 \text{ г/моль} = 13900$ г

6. Переведём полученную массу из граммов в килограммы:

$13900 \text{ г} = 13,9$ кг

Ответ: из 2,8 кг железных опилок можно получить 13,9 кг железного купороса.