Задание №21945 ЕГЭ по Химии

1. Записаны уравнения реакций:

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

m Fe + m Fe₃O₄ = 214,4 г
56x + 232y = 214,4
 
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 : 3, их надо взять в соотношении 1 : 9
 
Тогда 
x / y = 1 / 9
9x = y
 
Получаем систему уравнений:
56x + 232y = 214,4
9x = y
 
x = 0,1
y = 0,9
n Fe = 0,1 моль
n Fe₃O₄ = 0,9 моль
 
3. Найдем массу сульфата железа(III), образовавшегося в реакциях 1 и 2:
n₁ Fe₂(SO₄)₃ = 1/2n Fe = 0,05 моль
n₂ Fe₂(SO₄)₃ = 3/2n Fe₃O₄ = 3/2 · 0,9 = 1,35 моль
n_общ. Fe₂(SO₄)₃ = 0,05 + 1,35 = 1,4 моль
m_общ. Fe₂(SO₄)₃ = n_общ. Fe₂(SO₄)₃ · M Fe₂(SO₄)₃ = 1,4 · 400 = 560 г
 
4. Найдем массу итогового раствора:
n₁ SO₂ = 3/2n Fe = 0,15 моль
n₂ SO₂ = 1/2n Fe₃O₄ = 0,45 моль
n_общ. SO₂ = 0,15 + 0,45 = 0,6 моль
m_общ. SO₂ = n_общ. SO₂ · M SO₂ = 0,6 · 64 = 38,4 г
 
m_{итог. р-ра} = m_смеси + m_р-ра H₂SO₄ – m_общ. SO₂ = 214,4 + 1000 – 38,4 = 1176 г
 
5. Найдем массовую долю нитрата железа(III) в полученном растворе:
ω Fe₂(SO₄)₃ = m Fe₂(SO₄)₃ / m_{итог. р-ра} = 560 / 1176 = 0,4762 → 47,62%

Ответ: массовая доля сульфата железа(III) в полученном растворе равна 47,62%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)