Задание №21941 ЕГЭ по Химии

1. Записаны уравнения реакций:

2. Пусть n Fe = x моль, n Fe₃O₄ = y моль

m Fe + m Fe₃O₄ = 144,8 г
56x + 232y = 144,8

По реакции №1 один атом железа отдает 3 электрона
Fe⁰ – 3ē → Fe⁺³
тогда 1 моль Fe отдаст 3 моль электронов

По реакции №2 один атом железа отдает 1 электрон
Fe⁺² – ē → Fe⁺³
тогда 1 моль Fe₃O₄ отдаст 1 моль электронов, так как 1 моль Fe₃O₄ это смесь 1 моля FeO и 1 моля Fe₂O₃

Чтобы число отданных Fe и Fe₃O₄ электронов относилось как 1 : 1, их надо взять в соотношении 1 : 3

Чтобы число отданных Fe и Fe₃O₄ электронов относилось как 1 : 2, их надо взять в соотношении 1 : 6

Тогда 
x / y = 1 / 6
6x = y

Получаем систему уравнений:
56x + 232y = 144,8
6x = y

x = 0,1
y = 0,6
n Fe = 0,1 моль
n Fe₃O₄ = 0,6 моль

3. Найдем массу нитрата железа(III), образовавшегося в реакциях 1 и 2:
n₁ Fe(NO₃)₃ = n Fe = 0,1 моль
n₂ Fe(NO₃)₃ = 3n Fe(NO₃)₃ = 3 · 0,6 = 1,8 моль
n_общ. Fe(NO₃)₃ = 0,1 + 1,8 = 1,9 моль
m_общ. Fe(NO₃)₃ = n_общ. Fe(NO₃)₃ · M Fe(NO₃)₃ = 1,9 · 242 = 459,8 г

4. Найдем массу итогового раствора:
n₁ NO₂ = 3n Fe = 0,3 моль
n₂ NO₂ = n Fe₃O₄ = 0,6 моль
n_общ. NO₂ = 0,3 + 0,6 = 0,9 моль
m_общ. NO₂ = n_общ. NO₂ · M NO₂ = 0,9 · 46 = 41,4 г

m_{итог. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HNO₃ – m_общ. NO₂ = 144,8 + 900 – 41,4 = 1003,4 г

5. Найдем массовую долю нитрата железа(III) в полученном растворе:
ω Fe(NO₃)₃ = m Fe(NO₃)₃ / m_{итог. р-ра} = 459,8 / 1003,4 = 0,4582 → 45,82%

Ответ: массовая доля нитрата железа(III) в полученном растворе равна 45,82%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)