Задание №73518 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Fe₂(SO₄)₃ + Cu → CuSO₄ + 2FeSO₄
[2] CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu
[3] CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄
[4] FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄ 

2. Масса пластинки увеличилась на 0,16 г за счет выделившейся на ней меди, но при этом часть железа перешла в раствора:
m_{пластинки} = m_образ. Cu – m_{прореаг.} Fe
n_образ. Cu = n_{прореаг.} Fe = x моль, тогда
0,16 = x · 64 – x · 56
x = 0,02 моль; n_образ. Cu = n_{прореаг.} Fe = 0,02 моль 

3. Найдем число моль сульфата железа(III) в исходном растворе:
Пусть n Fe₂(SO₄)₃ = y моль, тогда n₁ CuSO₄ = y моль, n FeSO₄ = 2n Fe₂(SO₄)₃ = 2y моль
n_{[2]прореаг.} CuSO₄ = n_{прореаг.} Fe = 0,02 моль
n_{[3]прореаг.} CuSO₄ = n₁ CuSO₄ – n_{[2]прореаг.} CuSO₄ = (y – 0,02) моль
n Cu(OH)₂ = n_{[3]прореаг.} CuSO₄ = (y – 0,02) моль
m Cu(OH)₂ = n Cu(OH)₂ · M Cu(OH)₂ = 98 · (y – 0,02) г 

n_{[2]образ.} FeSO₄ = n_{прореаг.} Fe = 0,02 моль
n Fe(OH)₂ = n FeSO₄ + n_{[2]образ.} FeSO₄ = (2y + 0,02) моль
m Fe(OH)₂ = n Fe(OH)₂ · M Fe(OH)₂ = 90 · (2y + 0,02) 

m Fe(OH)₂ + m Cu(OH)₂ = m_{осадков}
90 · (2y + 0,02) + 98 · (y – 0,02) = 10,96
y = 0,04 моль; n Fe₂(SO₄)₃ = 0,04 моль 

m Fe₂(SO₄)₃ = n Fe₂(SO₄)₃ · M Fe₂(SO₄)₃ = 0,04 · 400 = 16 г 

4. Найдем массу исходного раствора сульфата железа(III):
m_[2]р-ра = m_р-ра Fe₂(SO₄)₃ + m_{прореаг.} Cu – m_{пластинки} = 52,4 г 

n_{прореаг.} Cu = n Fe₂(SO₄)₃ = 0,04 моль
m_{прореаг.} Cu = n_{прореаг.} Cu · M Cu = 0,04 · 64 = 2,56 г 

m_р-ра Fe₂(SO₄)₃ = m_[2]р-ра + m_{пластинки} – m_{прореаг.} Cu = 52,4 + 0,16 – 2,56 = 50 г 

5. Найдем массовую долю сульфата железа(III) в исходном растворе:
ω Fe₂(SO₄)₃ = m Fe₂(SO₄)₃ / m_р-ра Fe₂(SO₄)₃ = 16 / 50 = 0,32 → 32%

Ответ: ω Fe₂(SO₄)₃ = 32%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.