Номер 52, страница 108 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

10. Металлы. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 52, страница 108.

Условие.

52. Какая масса дихромата калия необходима для окисления 11,2 г железа в сернокислом растворе?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Fe) = 11.2$ г

Найти:

$m(K_2Cr_2O_7) - ?$

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции окисления железа дихроматом калия в кислой (сернокислой) среде. В этой окислительно-восстановительной реакции железо является восстановителем, а дихромат калия — окислителем.

Железо ($Fe$) в присутствии сильного окислителя в кислой среде окисляется со степени окисления 0 до +3, образуя сульфат железа(III) ($Fe_2(SO_4)_3$).

Хром в дихромат-ионе ($Cr_2O_7^{2-}$) имеет степень окисления +6 и восстанавливается до степени окисления +3, образуя сульфат хрома(III) ($Cr_2(SO_4)_3$).

Составим электронный баланс для расстановки коэффициентов:

$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$ | 2 (процесс окисления)

$2Cr^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+}$ | 1 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 6. Отсюда находим стехиометрические коэффициенты: перед железом ставим 2, а перед соединениями хрома — 1 (т.к. в $K_2Cr_2O_7$ уже 2 атома хрома).

Теперь мы можем записать сбалансированное уравнение реакции в молекулярном виде:

$2Fe + K_2Cr_2O_7 + 7H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$

Из уравнения реакции следует, что на окисление 2 моль железа расходуется 1 моль дихромата калия.

Найдем количество вещества (в молях) железа, масса которого дана в условии. Молярная масса железа $M(Fe) \approx 56$ г/моль.

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{11.2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

Согласно стехиометрическому соотношению в уравнении реакции:

$\frac{n(K_2Cr_2O_7)}{1} = \frac{n(Fe)}{2}$

Отсюда количество вещества дихромата калия:

$n(K_2Cr_2O_7) = \frac{n(Fe)}{2} = \frac{0.2 \text{ моль}}{2} = 0.1 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу дихромата калия, необходимую для реакции. Для этого найдем его молярную массу:

$M(K_2Cr_2O_7) = 2 \cdot M(K) + 2 \cdot M(Cr) + 7 \cdot M(O) = 2 \cdot 39 + 2 \cdot 52 + 7 \cdot 16 = 78 + 104 + 112 = 294$ г/моль

Вычислим искомую массу дихромата калия:

$m(K_2Cr_2O_7) = n(K_2Cr_2O_7) \cdot M(K_2Cr_2O_7) = 0.1 \text{ моль} \cdot 294 \text{ г/моль} = 29.4 \text{ г}$

Ответ: для окисления 11,2 г железа в сернокислом растворе необходима масса дихромата калия, равная 29,4 г.