Номер 6, страница 274 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

6. Образец магнетита растворили в соляной кислоте. Общая масса образовавшихся солей оказалась равной 113 г. Рассчитайте массу исходного магнетита.

Дано:

Общая масса солей, $m_{солей} = 113$ г

$0,113$ кг

Найти:

Массу исходного магнетита, $m(Fe_3O_4)$ — ?

Решение:

Магнетит ($Fe_3O_4$) является смешанным оксидом железа (II) и железа (III), его формулу можно представить как $FeO \cdot Fe_2O_3$. При реакции с соляной кислотой ($HCl$) оба оксида образуют соответствующие соли: хлорид железа(II) ($FeCl_2$) и хлорид железа(III) ($FeCl_3$).

Запишем суммарное уравнение химической реакции:

$Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O$

Из стехиометрии реакции следует, что из 1 моль магнетита образуется 1 моль хлорида железа(II) и 2 моль хлорида железа(III).

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете, используя округленные значения атомных масс: $Ar(Fe) = 56$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Cl) = 35,5$.

Молярная масса магнетита ($Fe_3O_4$):
$M(Fe_3O_4) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232$ г/моль.

Молярная масса хлорида железа(II) ($FeCl_2$):
$M(FeCl_2) = 56 + 2 \cdot 35,5 = 56 + 71 = 127$ г/моль.

Молярная масса хлорида железа(III) ($FeCl_3$):
$M(FeCl_3) = 56 + 3 \cdot 35,5 = 56 + 106,5 = 162,5$ г/моль.

Обозначим количество вещества (число молей) исходного магнетита за $\text{x}$ моль. Тогда $n(Fe_3O_4) = x$ моль.

Согласно уравнению реакции, количество вещества образовавшихся солей будет:

$n(FeCl_2) = n(Fe_3O_4) = x$ моль.

$n(FeCl_3) = 2 \cdot n(Fe_3O_4) = 2x$ моль.

Массы образовавшихся солей можно найти по формуле $m = n \cdot M$:

$m(FeCl_2) = x \text{ моль} \cdot 127 \text{ г/моль} = 127x$ г.

$m(FeCl_3) = 2x \text{ моль} \cdot 162,5 \text{ г/моль} = 325x$ г.

По условию, общая масса солей составляет 113 г. Составим и решим уравнение:

$m(FeCl_2) + m(FeCl_3) = 113$

$127x + 325x = 113$

$452x = 113$

$x = \frac{113}{452} = 0,25$ моль.

Таким образом, количество вещества прореагировавшего магнетита составляет 0,25 моль.

Теперь найдем массу исходного магнетита:

$m(Fe_3O_4) = n(Fe_3O_4) \cdot M(Fe_3O_4) = 0,25 \text{ моль} \cdot 232 \text{ г/моль} = 58$ г.

Ответ: масса исходного магнетита равна 58 г.