Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 3693
2023-09-13 
К раствору, содержащему 66,4 г смеси сульфата хрома (III) и одного из сульфатов железа, добавляли постепенно насыщенный раствор гидроксида калия. Максимальная масса осадка оказалась равной 35,4 г. При добавлении избытка щелочи масса осадка уменьшилась до 4,50 г и перестала изменяться при добавлении еще большего избытка. Установите, какой сульфат железа находился в исходной смеси.
Решение:
Представим формулу неизвестного сульфата железа $Fe(SO_{4})_{n}$, в случае $FeSO_{4}$ $n = 1$, в случае $Fe_{2} (SO_{4})_{3}$ $n = 1,5$. Ионы хрома и железа осаждаются щелочью в виде гидроксидов:
$Cr_{2}(SO_{4})_{3}+6KOH \rightarrow 2Cr(OH)_{3} \downarrow + 3K_{2}SO_{4}$ (I)
$Fe (SO_{4})_{n} +2nKOH \rightarrow Fe (OH)_{2n} \downarrow + nK_{2}SO_{4}$ (II)
Гидроксид хрома (III) имеет ярко выраженные амфотерные свойства и растворяется в избытке щелочи:
$Cr(OH)_{3} + KOH \rightarrow K[Cr(OH)_{4}]$ (III)
Гидроксиды железа в щелочи не растворяются.
Масса первоначально образовавшегося гидроксида хрома (III) представляет собой разность между максимальной массой осадка и массой осадка, оставшегося после обработки избытком щелочи, т. е.
$m(Cr(OH)_{3}) = 35,4 -4,5 = 30,9 г$.
Количество вещества $Cr(OH)_{3}$ рассчитаем по формуле
$\nu (Cr (OH)_{3}) = \frac{m (Cr (OH)_{3})}{M(Cr (OH)_{3})}$;
$\nu (Cr (OH)_{3}) = \frac{30,9}{103} =0,3 моль$.
По уравнению реакции (I)
$\nu (Cr_{2} (SO_{4})_{3} ) = 0,5 \nu (Cr (OH)_{3}) = 0,5 \cdot 0,3 =0,15 моль$.
Масса соли хрома в исходной смеси составит
$m(Cr_{2} (SO_{4})_{3}) = M(Cr_{2}(SO_{4})_{3}) \nu (Cr_{2} (SO_{4})_{3})$;
$m(Cr_{2} (SO_{4})_{3}) = 392 \cdot 0,15=58,8 г$.
Масса сульфата железа равна разности между массой смеси и массой сульфата хрома, т. е.
$m(Fe(SO_{4})_{n})=66,4- 58,8 = 7,6 г$.
По уравнению реакции (II) $\nu (Fe(SO_{4})_{n}) = \nu (Fe(OH)_{2n})$.
Выразим количества веществ сульфата и гидроксида железа через $n$ по формуле
$\nu (X) = \frac{m(X)}{M(X)}$;
$\nu (Fe (SO_{4})_{n}) = \frac{7,6}{56 +96n}$;
$\nu (Fe (OH)_{2n}) = \frac{4,5}{56 +17 \cdot 2n}$.
Составим уравнение:
$\frac{7,6}{56 + 96n} = \frac{4,5}{56 + 17 \cdot 2n}$, откуда $n = 1$.
Таким образом, в состав смеси солей входил $FeSO_{4}$.
К раствору, содержащему 66,4 г смеси сульфата хрома (III) и одного из сульфатов железа, добавляли постепенно насыщенный раствор гидроксида калия. Максимальная масса осадка оказалась равной 35,4 г. При добавлении избытка щелочи масса осадка уменьшилась до 4,50 г и перестала изменяться при добавлении еще большего избытка. Установите, какой сульфат железа находился в исходной смеси.
Решение:
Представим формулу неизвестного сульфата железа $Fe(SO_{4})_{n}$, в случае $FeSO_{4}$ $n = 1$, в случае $Fe_{2} (SO_{4})_{3}$ $n = 1,5$. Ионы хрома и железа осаждаются щелочью в виде гидроксидов:
$Cr_{2}(SO_{4})_{3}+6KOH \rightarrow 2Cr(OH)_{3} \downarrow + 3K_{2}SO_{4}$ (I)
$Fe (SO_{4})_{n} +2nKOH \rightarrow Fe (OH)_{2n} \downarrow + nK_{2}SO_{4}$ (II)
Гидроксид хрома (III) имеет ярко выраженные амфотерные свойства и растворяется в избытке щелочи:
$Cr(OH)_{3} + KOH \rightarrow K[Cr(OH)_{4}]$ (III)
Гидроксиды железа в щелочи не растворяются.
Масса первоначально образовавшегося гидроксида хрома (III) представляет собой разность между максимальной массой осадка и массой осадка, оставшегося после обработки избытком щелочи, т. е.
$m(Cr(OH)_{3}) = 35,4 -4,5 = 30,9 г$.
Количество вещества $Cr(OH)_{3}$ рассчитаем по формуле
$\nu (Cr (OH)_{3}) = \frac{m (Cr (OH)_{3})}{M(Cr (OH)_{3})}$;
$\nu (Cr (OH)_{3}) = \frac{30,9}{103} =0,3 моль$.
По уравнению реакции (I)
$\nu (Cr_{2} (SO_{4})_{3} ) = 0,5 \nu (Cr (OH)_{3}) = 0,5 \cdot 0,3 =0,15 моль$.
Масса соли хрома в исходной смеси составит
$m(Cr_{2} (SO_{4})_{3}) = M(Cr_{2}(SO_{4})_{3}) \nu (Cr_{2} (SO_{4})_{3})$;
$m(Cr_{2} (SO_{4})_{3}) = 392 \cdot 0,15=58,8 г$.
Масса сульфата железа равна разности между массой смеси и массой сульфата хрома, т. е.
$m(Fe(SO_{4})_{n})=66,4- 58,8 = 7,6 г$.
По уравнению реакции (II) $\nu (Fe(SO_{4})_{n}) = \nu (Fe(OH)_{2n})$.
Выразим количества веществ сульфата и гидроксида железа через $n$ по формуле
$\nu (X) = \frac{m(X)}{M(X)}$;
$\nu (Fe (SO_{4})_{n}) = \frac{7,6}{56 +96n}$;
$\nu (Fe (OH)_{2n}) = \frac{4,5}{56 +17 \cdot 2n}$.
Составим уравнение:
$\frac{7,6}{56 + 96n} = \frac{4,5}{56 + 17 \cdot 2n}$, откуда $n = 1$.
Таким образом, в состав смеси солей входил $FeSO_{4}$.
