Дано:
1. Мольная доля пирита (FeS2) в смеси = 20,0%
2. Состав смеси: пирит (FeS2) и сульфид железа(II) (FeS)
Найти: массовую долю пирита в смеси.
Решение:
1. Обозначим:
- N(FeS2) – количество моль пирита
- N(FeS) – количество моль сульфида железа(II)
2. По определению мольной доли:
x(FeS2) = N(FeS2) / (N(FeS2) + N(FeS)) = 0,20
3. Из этого уравнения можно выразить количество молей сульфида железа(II):
N(FeS) = N(FeS2) / 0,20 - N(FeS2)
4. Если примем N(FeS2) = 1 моль, то:
N(FeS) = 1 / 0,20 - 1 = 5 - 1 = 4 моль.
5. Рассчитаем массы компонентов:
- Молярная масса пирита (FeS2) = 55,85 г/моль (Fe) + 2 * 32,07 г/моль (S) = 119,99 г/моль
- Молярная масса сульфида железа(II) (FeS) = 55,85 г/моль (Fe) + 32,07 г/моль (S) = 87,92 г/моль
6. Теперь найдем массу каждого компонента в смеси:
- Масса пирита = N(FeS2) * M(FeS2) = 1 моль * 119,99 г/моль = 119,99 г
- Масса сульфида железа(II) = N(FeS) * M(FeS) = 4 моль * 87,92 г/моль = 351,68 г
7. Общая масса смеси:
m(смеси) = m(FeS2) + m(FeS) = 119,99 г + 351,68 г = 471,67 г
8. Массовая доля пирита в смеси:
w(FeS2) = m(FeS2) / m(смеси) * 100% = (119,99 г / 471,67 г) * 100% ≈ 25,4%
Ответ: Массовая доля пирита в смеси составляет примерно 25,4%.