дано:
маса железа m_Fe = 15,6 г = 0,0156 кг (переведём в килограммы),
молярная масса железа M_Fe = 55,85 г/моль,
молярная масса хлора M_Cl2 = 70,90 г/моль.
найти:
массу твёрдого остатка после прокаливания.
решение:
1. Найдем количество вещества железа n_Fe:
n_Fe = m_Fe / M_Fe
n_Fe = 15,6 г / 55,85 г/моль
n_Fe ≈ 0,2796 моль.
2. Реакция между железом и хлором:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3.
Из уравнения видно, что на 2 моль железа образуется 2 моль FeCl3. Значит, количество вещества FeCl3 будет равным количеству вещества Fe:
n_FeCl3 = n_Fe ≈ 0,2796 моль.
3. Теперь найдем массу FeCl3:
молярная масса FeCl3 = M_Fe + 3 * M_Cl
M_FeCl3 = 55,85 г/моль + 3 * 35,45 г/моль
M_FeCl3 = 55,85 г/моль + 106,35 г/моль
M_FeCl3 = 162,20 г/моль.
m_FeCl3 = n_FeCl3 * M_FeCl3
m_FeCl3 ≈ 0,2796 моль * 162,20 г/моль
m_FeCl3 ≈ 45,4 г.
4. После добавления гидроксида натрия получается осадок Fe(OH)3:
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl.
5. Масса осадка Fe(OH)3:
молярная масса Fe(OH)3 = M_Fe + 3 * M_OH
M_Fe(OH)3 = 55,85 г/моль + 3 * 17,01 г/моль
M_Fe(OH)3 = 55,85 г/моль + 51,03 г/моль
M_Fe(OH)3 = 106,88 г/моль.
Количество вещества Fe(OH)3 равно количеству вещества FeCl3:
n_Fe(OH)3 = n_FeCl3 ≈ 0,2796 моль.
m_Fe(OH)3 = n_Fe(OH)3 * M_Fe(OH)3
m_Fe(OH)3 ≈ 0,2796 моль * 106,88 г/моль
m_Fe(OH)3 ≈ 29,9 г.
6. Прокаливание Fe(OH)3 превращает его в оксид железа (III):
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O.
7. Масса готового остатка Fe2O3:
молярная масса Fe2O3 = 2 * M_Fe + 3 * M_O
M_Fe2O3 = 2 * 55,85 г/моль + 3 * 16 г/моль
M_Fe2O3 = 111,7 г/моль + 48 г/моль
M_Fe2O3 = 159,7 г/моль.
Количество вещества Fe2O3:
n_Fe2O3 = n_Fe(OH)3 / 2
n_Fe2O3 ≈ 0,2796 моль / 2
n_Fe2O3 ≈ 0,1398 моль.
m_Fe2O3 = n_Fe2O3 * M_Fe2O3
m_Fe2O3 ≈ 0,1398 моль * 159,7 г/моль
m_Fe2O3 ≈ 22,3 г.
ответ:
масса твёрдого остатка после прокаливания составляет примерно 22,3 г.