Question

Кристаллогидрат FeSО4 ∙ 7Н2О массой 50  г растворили в  воде и  получили раствор с массовой долей FeSO4 40%. К этому раствору последовательно добавили 5 г алюминия и 200 г 25%-го гидроксида лития. Найдите массовую долю щелочи по окончании всех реакций.

Answer 1

дано:
m(FeSO4*7H2O) = 50 г ω(FeSO4) = 40% = 0.4 m(Al) = 5 г m(раствора LiOH) = 200 г ω(LiOH) = 25% = 0.25

найти:
ω(LiOH) в конечном растворе

решение:
Молярная масса FeSO4*7H2O:
M(FeSO4*7H2O) = 278 г/моль

Количество вещества FeSO4*7H2O:
n(FeSO4*7H2O) = 50 г / 278 г/моль ≈ 0.18 моль

Масса FeSO4:
M(FeSO4) = 152 г/моль m(FeSO4) = 0.18 моль * 152 г/моль ≈ 27.36 г

Масса раствора FeSO4:
m(раствора FeSO4) = m(FeSO4) / ω(FeSO4) = 27.36 г / 0.4 = 68.4 г

Масса воды в растворе FeSO4:
m(H2O) = 68.4 г - 27.36 г = 41.04 г

Реакция алюминия с FeSO4:
2Al + 3FeSO4 = Al2(SO4)3 + 3Fe
n(Al) = 5 г / 27 г/моль ≈ 0.185 моль n(FeSO4) = 0.18 моль
Так как (3/2)n(Al) > n(FeSO4), FeSO4 прореагирует полностью.

Масса LiOH в растворе:
m(LiOH) = 0.25 * 200 г = 50 г

Количество вещества LiOH:
n(LiOH) = 50 г / 24 г/моль ≈ 2.08 моль

Реакция LiOH с Al2(SO4)3 и непрореагировавшим FeSO4 (если бы был):
Al2(SO4)3 + 6LiOH = 2Al(OH)3 + 3Li2SO4 FeSO4 + 2LiOH = Fe(OH)2 + Li2SO4

Так как FeSO4 прореагировал полностью с Al, лишний LiOH останется.

Общая масса раствора:
m(конечный раствор) ≈ 68.4 г + 5 г + 200 г - масса осадков ≈ 273.4 г (приблизительно, без учета массы осадков)

Рассчитываем количество вещества LiOH, прореагировавшего с Al2(SO4)3:
n(Al2(SO4)3) = n(FeSO4)/3 ≈ 0.18 моль /3 ≈ 0.06 моль n(LiOH)реагир = 6*n(Al2(SO4)3) = 0.36 моль
n(LiOH)оставш = 2.08 моль - 0.36 моль ≈ 1.72 моль
m(LiOH)оставш = 1.72 моль * 24 г/моль ≈ 41.3 г
ω(LiOH)оставш ≈ 41.3 г / 273.4 г ≈ 0.151 ≈ 15.1%

Ответ:
ω(LiOH) в конечном растворе ≈ 15.1%