Смесь порошков алюминия и железа реагирует с 806 мл 10%- ного раствора серной кистлоты (р=2,07г/мл). При взаимодействии такой же массы смеси с избытком раствора гидроксида натрия выделяется 14,78 л водорода( н.у.). Определите массовую долю железа

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

В данном случае рассмотрим реакцию первого этапа, где происходит реакция порошка алюминия и железа с серной кислотой:

3Fe + 2Al + 12H2SO4 -> 3Fe(SO4)2 + Al2(SO4)3 + 6H2 + 2Al2O3

Из уравнения реакции видно, что мольное соотношение железа и алюминия равно 3:2.

Зная массу раствора серной кислоты (806 мл * 2,07 г/мл = 1668,42 г) и её концентрацию (10%), можно найти количество вещества серной кислоты:

n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 1668,42 г / 98 г/моль = 17 моль

С учетом коэффициентов реакции, для реакции с одним эквивалентом железа требуется 3/2 эквивалента алюминия.

Теперь рассмотрим вторую стадию реакции с гидроксидом натрия, где взаимодействует такое же количество смеси и избыток раствора:

6H2 + 6NaOH -> 6H2O + 6NaOH

Из уравнения реакции видно, что происходит выделение 6 молей водорода на моль натрия. При этом выделилось 14,78 л водорода при н.у.

Таким образом, количество молей выделившегося водорода:

n(H2) = V(H2) P / (RT) = 14,78 л 1 атм / (0,0821 * 273 К) = 0,696 моль

Из уравнения реакции видно, что для образования 6 молей водорода нужно 1 моль натрия, следовательно, количество молей натрия равно 0,696 моль

Так как для 3 моль железа требуется 6 моль натрия, то 1 моль железа соответствует 2 молям натрия.

Отсюда следует, что количество молей железа равно:

n(Fe) = n(Na) / 2 = 0,696 моль / 2 = 0,348 моль

Массовая доля железа в смеси:

m(Fe) = n(Fe) M(Fe) / (n(Fe) M(Fe) + n(Al) M(Al)) 100%

где M(Fe) = 55,8 г/моль, M(Al) = 26,98 г/моль.

Подставляем все значения:

m(Fe) = 0,348 моль 55,8 г/моль / (0,348 моль 55,8 г/моль + 0,232 моль 26,98 г/моль) 100% = 69,4%

Таким образом, массовая доля железа в смеси составляет 69,4%.