Оксид железа (III) смешали с избытком алюминия, полученную смесь тонко измельчили. Навеску смеси массой 13,4 г подожгли. Полученный после бурной реакции остаток охладили и полностью растворили в разбавленной серной кислоте, при этом выделилось 5,6 л (н. у.) газа. Определите массовую долю оксида железа (III) в исходной смеси. Напишите уравнения всех проведенных реакций.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Вариант ответа.
Запишем уравнения реакций:
$\ChemFormFe_2O_3 + 2Al = Al_2O_3 + 2Fe$ (1);
$\ChemFormFe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2\uparrow$ (2);
$\ChemForm2Al + 3H_2SO_4 = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 3H_2\uparrow$ (3).
По условию задачи остаток полностью растворили в разбавленной серной кислоте*, поэтому запишем еще одно уравнение
$\ChemFormAl_2O_3 + 3H_2SO_4 = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 3H_2O$ (4).
Пусть в реакцию (1) вступило x моль оксида железа (III) и $2x$ моль алюминия, тогда в результате реакции (2) образовалось $2x$ моль газа ( $\ChemFormH_2$ ).
Пусть в реакцию (3) вступило y моль алюминия, тогда в результате этой реакции получилось $\frac{3}{2} y$ моль газа ( $\ChemFormH_2$ ).
Составим систему:
$$$\begin{cases} \rm \nu_2 ( H_2 ) + \nu_3 ( H_2 ) = $\frac{\it V ( газов )}{\it V_M}$ m ( \rm Fe_2O_3 ) + \it m ( \rm Al ) = \it m ( смеси ) \end{cases}$$$
Получаем:
$$$\begin{cases} 2x + $\frac{3}{2}$ y= $\frac{5 \\[6pt] 6}{22 \\[6pt] 4}$ 160x + 27 ( 2x + y ) =13 \\[6pt] 4. \end{cases}$$ $$\begin{cases} 4x + 3y=0 \\[6pt] 50214x + 27y=13 \\[6pt] 4 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x=0 \\[6pt] 050y=0 \\[6pt] 10 \end{cases}$$$
Откуда $\rm \nu ( Fe_2O_3 ) =0,050$ моль, $m ( \rm Fe_2O_3 ) =\nu ( Fe_2O_3 ) \cdot \it M ( \rm Fe_2O_3 ) = 0,050 \cdot 160=8,00$ (г).
$\it \omega ( \rm Fe_2O_3 ) = $\frac{\it m ( \rm Fe_2O_3 ) \cdot 100\%}{\it m ( смеси )}$ = $\frac{8,00 \cdot 100\%}{13,4}$ =60\%$
Ответ: 60%.
Примечание.
Уравнение (4) не нужно для расчетов, и вызывает большое сомнение. Оксид алюминия не растворяется в разбавленных кислотах, но этот факт противоречит условию «остаток полностью растворили в разбавленной серной кислоте». Оставим это на совести авторов задачи.
Запишем уравнения реакций:
$\ChemFormFe_2O_3 + 2Al = Al_2O_3 + 2Fe$ (1);
$\ChemFormFe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2\uparrow$ (2);
$\ChemForm2Al + 3H_2SO_4 = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 3H_2\uparrow$ (3).
По условию задачи остаток полностью растворили в разбавленной серной кислоте*, поэтому запишем еще одно уравнение
$\ChemFormAl_2O_3 + 3H_2SO_4 = Al_2 ( SO_4 ) _3 + 3H_2O$ (4).
Пусть в реакцию (1) вступило x моль оксида железа (III) и $2x$ моль алюминия, тогда в результате реакции (2) образовалось $2x$ моль газа ( $\ChemFormH_2$ ).
Пусть в реакцию (3) вступило y моль алюминия, тогда в результате этой реакции получилось $\frac{3}{2} y$ моль газа ( $\ChemFormH_2$ ).
Составим систему:
$$$\begin{cases} \rm \nu_2 ( H_2 ) + \nu_3 ( H_2 ) = $\frac{\it V ( газов )}{\it V_M}$ m ( \rm Fe_2O_3 ) + \it m ( \rm Al ) = \it m ( смеси ) \end{cases}$$$
Получаем:
$$$\begin{cases} 2x + $\frac{3}{2}$ y= $\frac{5 \\[6pt] 6}{22 \\[6pt] 4}$ 160x + 27 ( 2x + y ) =13 \\[6pt] 4. \end{cases}$$ $$\begin{cases} 4x + 3y=0 \\[6pt] 50214x + 27y=13 \\[6pt] 4 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x=0 \\[6pt] 050y=0 \\[6pt] 10 \end{cases}$$$
Откуда $\rm \nu ( Fe_2O_3 ) =0,050$ моль, $m ( \rm Fe_2O_3 ) =\nu ( Fe_2O_3 ) \cdot \it M ( \rm Fe_2O_3 ) = 0,050 \cdot 160=8,00$ (г).
$\it \omega ( \rm Fe_2O_3 ) = $\frac{\it m ( \rm Fe_2O_3 ) \cdot 100\%}{\it m ( смеси )}$ = $\frac{8,00 \cdot 100\%}{13,4}$ =60\%$
Ответ: 60%.
Примечание.
Уравнение (4) не нужно для расчетов, и вызывает большое сомнение. Оксид алюминия не растворяется в разбавленных кислотах, но этот факт противоречит условию «остаток полностью растворили в разбавленной серной кислоте». Оставим это на совести авторов задачи.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 119401 • Задание №12
Из предложенного перечня выберите все вещества, каждое из которых обесцвечивает бромную воду:
1. 2,2-диметил...
ID 172663 • Задание №7
Оснόвному, амфотерному и кислотному оксидам соответствует ряд формул
1) $\ChemFormLi_2O минус Na_2O минус K...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются
необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь
физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Допущена ошибка только в одном из перечисленных выше
элементов ответа | 3
Допущены ошибки в двух из перечисленных выше элементах ответа | 2
Допущены ошибки в трех из перечисленных выше элементах ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в одном из трех элементов (втором, третьем или четвертом), которая привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1 балл.
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются
необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь
физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Допущена ошибка только в одном из перечисленных выше
элементов ответа | 3
Допущены ошибки в двух из перечисленных выше элементах ответа | 2
Допущены ошибки в трех из перечисленных выше элементах ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в одном из трех элементов (втором, третьем или четвертом), которая привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1 балл.
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...