Задание №60578 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

[1] Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

[2] Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

[3] 2NO₂ + 2NaOH → NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

 

2. Найдем массу и число гидроксида натрия в растворе:

m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ⍵ NaOH = 20 ⋅ 0,2 = 4 г

n NaOH = m NaOH / M NaOH = 4 / 40 = 0,1 моль

 

3. Найдем число моль и массу оксида азота(IV):

n NO₂ = n NaOH = 0,1 моль

m NO₂ = n NO₂ ⋅ M NO₂ = 0,1 ⋅ 46 = 4,6 г

 

4. Найдем число моль и массу железной окалины:

n Fe₃O₄ = n NO₂ = 0,1 моль

m Fe₃O₄ = n Fe₃O₄ ⋅ M Fe₃O₄ = 0,1 ⋅ 232 = 23,2 г

 

5. Найдем число моль оксида железа(III) в смеси:

Пусть n Fe₂O₃ = x моль, тогда n Fe (в Fe₂O₃) = 2x моль, а n O (в Fe₂O₃) = 3x моль

 

n Fe (в Fe₃O₄) = n Fe₃O₄ ⋅ N Fe (в Fe₃O₄) = 0,1 ⋅ 3 = 0,3 моль

n O (в Fe₃O₄) = n Fe₃O₄ ⋅ N O (в Fe₃O₄) = 0,1 ⋅ 4 = 0,4 моль

 

n Fe = n Fe (в Fe₂O₃) + n Fe (в Fe₃O₄) = 2x + 0,3

n O = n O (в Fe₂O₃) + n O (в Fe₃O₄) = 3x + 0,4

 

n Fe / n O = 7 / 10

(2x + 0,3) / (3x + 0,4) = 7 / 10

x = 0,2; n Fe₂O₃ = 0,2 моль

 

6. Найдем число моль нитрата железа(III), образовавшегося в первой и во второй реакциях:

n₁ Fe(NO₃)₃ = 3n NO₂ = 3 ⋅ 0,1 = 0,3 моль

n₂ Fe(NO₃)₃ = 2n Fe₂O₃ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль

n Fe(NO₃)₃ = n₁ Fe(NO₃)₃ + n₂ Fe(NO₃)₃ = 0,3 + 0,4 = 0,7 моль

 

7. Найдем массу нитрата железа(III):

m Fe(NO₃)₃ = n Fe(NO₃)₃ ⋅ M Fe(NO₃)₃ = 0,7 ⋅ 242 = 169,4 г

 

8. Найдем массу смеси железной окалины и оксида железа(III):

m Fe₂O₃ = n Fe₂O₃ ⋅ M Fe₂O₃ = 0,2 ⋅ 160 = 32 г

m_смеси = m Fe₃O₄ + m Fe₂O₃ = 23,2 + 32 = 55,2 г

 

9. Найдем массу полученного раствора после растворения оксидов в кислоте:

m_{получ. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HNO₃ – m NO₂ = 55,2 + 500 – 4,6 = 550,6 г

 

10. Найдем массовую долю нитрата желез(III) в полученном растворе:

⍵ Fe(NO₃)₃ = m Fe(NO₃)₃ / m_{получ. р-ра} = 169,4 / 550,6 = 0,308 → 30,8%

 

Ответ: ⍵ Fe(NO₃)₃ = 30,8%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано Ермолаевым И. С.)