Железную окалину (оксид железа(II,III)) тонко измельчили и смешали с порошком алюминия, взятым в избытке. Навеску смеси массой 8,50 г подожгли. Полученный после бурной реакции остаток охладили и полностью растворили в соляной кислоте, при этом выделилось 2,80 л (н. у.) газа. Определите состав исходной смеси (в % по массе). В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Запишем уравнения реакций:
$\ChemForm3Fe_3O_4 + 8Al \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize t ^{\circ} 9Fe + 4Al_2O_3$
$\ChemFormFe + 2HCl \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize FeCl_2 + H_2\uparrow$
$\ChemForm2Al + 6HCl \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$
2. Найдем количество вещества водорода и составим одно уравнение для состава исходной смеси:
$\it \nu\rm ( H_2 ) = 2,80/22,4 = 0,125 моль$
Пусть в исходной смеси содержится $\it\nu\rm ( Fe_3O_4 ) = \it x\rm моль, \it\nu\rm ( Al ) = \it y\rm моль$ Тогда масса смеси будет равна $\it m\rm_смеси= 232\it x\rm + 27\it y\rm = 8,50 г$
3. Составим второе уравнение для состава исходной смеси. После первой реакции: $\it\nu\rm ( Fe ) = 3\it x\rm моль, \it\nu\rm ( Al ) _ост. = \it y\rm - 8/3\it x\rm моль, \it\nu\rm ( H_2 ) = 3\it x\rm + 3/2 ( \it y\rm - 8/3\it x\rm ) = 0,125 моль$
$\it \nu\rm ( KI ) = 0,36 \cdot 2 = 0,72 моль$
$\it \nu\rm ( KClO_4 ) = 0,72/8 = 0,09 моль$
$\it \nu\rm_2 ( KClO_3 ) = 0,09 \cdot $\frac{4}{3}$ = 0,12 моль$
4. Решим систему двух уравнений и найдем состав исходной смеси:
$$$\begin{cases} 232\it x\rm + 27\it y\rm = 8 \\[6pt] 50 \\[6pt] 3\it x\rm + 3/2 ( \it y\rm - 8/3\it x\rm ) = 0 \\[6pt] 125 \end{cases}$$$
$$$\begin{cases} \it x\rm = 0 \\[6pt] 025 \\[6pt] \it y\rm = 0 \\[6pt] 1 \end{cases}$$$
$\it \omega\rm ( Fe_3O_4 ) = 0,025 \cdot 232 /8,50 \cdot 100\% = 68,2\%$
$\it \omega\rm ( Al ) = 100\% - 68,2\% = 31,8\%$
$\ChemForm3Fe_3O_4 + 8Al \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize t ^{\circ} 9Fe + 4Al_2O_3$
$\ChemFormFe + 2HCl \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize FeCl_2 + H_2\uparrow$
$\ChemForm2Al + 6HCl \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$
2. Найдем количество вещества водорода и составим одно уравнение для состава исходной смеси:
$\it \nu\rm ( H_2 ) = 2,80/22,4 = 0,125 моль$
Пусть в исходной смеси содержится $\it\nu\rm ( Fe_3O_4 ) = \it x\rm моль, \it\nu\rm ( Al ) = \it y\rm моль$ Тогда масса смеси будет равна $\it m\rm_смеси= 232\it x\rm + 27\it y\rm = 8,50 г$
3. Составим второе уравнение для состава исходной смеси. После первой реакции: $\it\nu\rm ( Fe ) = 3\it x\rm моль, \it\nu\rm ( Al ) _ост. = \it y\rm - 8/3\it x\rm моль, \it\nu\rm ( H_2 ) = 3\it x\rm + 3/2 ( \it y\rm - 8/3\it x\rm ) = 0,125 моль$
$\it \nu\rm ( KI ) = 0,36 \cdot 2 = 0,72 моль$
$\it \nu\rm ( KClO_4 ) = 0,72/8 = 0,09 моль$
$\it \nu\rm_2 ( KClO_3 ) = 0,09 \cdot $\frac{4}{3}$ = 0,12 моль$
4. Решим систему двух уравнений и найдем состав исходной смеси:
$$$\begin{cases} 232\it x\rm + 27\it y\rm = 8 \\[6pt] 50 \\[6pt] 3\it x\rm + 3/2 ( \it y\rm - 8/3\it x\rm ) = 0 \\[6pt] 125 \end{cases}$$$
$$$\begin{cases} \it x\rm = 0 \\[6pt] 025 \\[6pt] \it y\rm = 0 \\[6pt] 1 \end{cases}$$$
$\it \omega\rm ( Fe_3O_4 ) = 0,025 \cdot 232 /8,50 \cdot 100\% = 68,2\%$
$\it \omega\rm ( Al ) = 100\% - 68,2\% = 31,8\%$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 124101 • Задание №29
Из предложенного перечня выберите вещества, между которыми протекает окислительно-восстановительная реакция, ...
ID 122301 • Задание №23
В реакторе постоянного объема смешали оксид серы(IV) и кислород. В результате обратимой реакции
$2SO$_2$ _\te...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
🔗 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...