Банк заданий
Химия
Задание 81430

Задание №81430 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Смесь FeS и FeS2 нагрели с избытком концентрированной серной кислоты до полного растворения твердых веществ. Одну десятую часть полученного раствора отобрали для проведения анализа. К отобранной пробе добавили избыток раствора гидроксида натрия, полученный осадок промыли и прокалили. Масса образовавшегося твердого вещества составила 2,8 г. Найдите объем газа (н.у.), выделившегося при обработке исходной смеси концентрированной серной кислотой, если известно, что отношение числа атомов серы к числу атомов железа в исходной смеси составляло 9 : 7.

В ответ запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] 2FeS + 10H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂ + 10H₂O
[2] 2FeS₂ + 14H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ + 14H₂O
[3] Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Fe(OH)₃ + 3Na₂SO₄[4] 2Fe(OH)₃ Формула Fe₂O₃ + 3H₂O

2. Найдем число моль оксид железа(III), образовавшегося при прокаливании осадка:
n Fe₂O₃ = m Fe₂O₃ / M Fe₂O₃ = 2,8 / 160 = 0,0175 моль

Тогда n Fe(OH)₃ = 2n Fe₂O₃, а
n_{в пробе} Fe₂(SO₄)₃ = n Fe(OH)₃ / 2 = n Fe₂O₃ = 0,0175 моль

3. Найдем число моль сульфата железа(III), образовавшегося в ходе реакций №1 и №2:
n Fe₂(SO₄)₃ = n_{в пробе} Fe₂(SO₄)₃ ∙ 10 = 0,0175 ∙ 10 = 0,175 моль

4. Найдем число моль FeS и FeS₂ в исходной смеси. Для этого составим и решим систему уравнений:
Пусть n FeS = x моль, а n FeS₂ = y моль, тогда
n₁ Fe₂(SO₄)₃ = 0,5 ∙ n FeS = 0,5x моль
n₂ Fe₂(SO₄)₃ = 0,5 ∙ n FeS2 = 0,5y моль
n₁ Fe₂(SO₄)₃ + n₂ Fe₂(SO₄)₃ = n Fe₂(SO₄)₃
0,5x + 0,5y = 0,175

По условию N_атомов S / N_атомов Fe = 9 / 7, тогда
N_атомов S = n FeS + 2n FeS₂ = x + 2y
N_атомов Fe = n Fe + n FeS₂ = x + y
(x + 2y) / (x + y) = 9 / 7

Получили систему уравнений:
0,5x + 0,5y = 0,175
(x + 2y) / (x + y) = 9 / 7

x = 0,25; n FeS = 0,25 моль
y = 0,1; n FeS2 = 0,1 моль

5. Найдем число моль и объем сернистого газа, выделившегося в ходе реакций №1 и №2:
n₁ SO₂ = 9 ∙ n FeS / 2 = 9 ∙ 0,25 / 2 = 1,125 моль
n₂ SO₂ = 15 ∙ n FeS₂ / 2 = 15 ∙ 0,1 / 2 = 0,75 моль
n SO₂ = n₁ SO₂ + n₂ SO₂ = 1,125 + 0,75 = 1,875 моль

V SO₂= n SO₂∙ V_m = 1,875 ∙ 22,4 = 42 л

Ответ: V SO₂= 42 л

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.