Банк заданий
Химия
Задание 81772

Задание №81772 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Навеску железного купороса (FeSO₄∙ 7H₂O) растворили в воде. Первая порция полученного раствора объёмом 50 мл прореагировала точно с 40 мл подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия с концентрацией соли 0,01 моль/л. Ко второй порции исходного раствора объёмом 100 мл добавили 60 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/л. Рассчитайте массовую долю ионов железа в растворе после добавления щёлочи. Образованием осно́вных солей пренебречь, плотности всех растворов считать равными 1 г/мл.

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

1. По условию протекают реакции:
[1] 10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O
[2] FeSO₄ + 2KOH → Fe(OH)₂ + K₂SO₄

2. Найдем число моль перманганата калия в 40 мл раствора:
V_р-ра KMnO₄ = 40 мл = 0,04 л
n KMnO₄ = C KMnO₄ · V_р-ра KMnO₄ = 0,01 · 0,04 = 0,0004 моль

3. Найдем число моль и концентрацию сульфата железа(II) в первой порции исходного раствора:
n₁ FeSO₄ = 5n KMnO₄ = 5 · 0,0004 = 0,002 моль
V_{перв. порции} FeSO₄ = 50 мл = 0,05 л
C_{в перв. порции} FeSO₄ = n₁ FeSO₄ / V_{перв. порции} FeSO₄ = 0,002 / 0,05 = 0,04 моль/л

4. Концентрация сульфата железа(II) в первой и во второй порциях одинаковая, поэтому можем определить число моль соли во второй порции:
C_{в перв. порции} FeSO₄ = C_{во втор. порции} FeSO₄ = 0,04 моль/л
V_{втор. порции} FeSO₄ = 100 мл = 0,1 л
n₂ FeSO₄ = C_{во втор. порции} FeSO₄ · V_{втор. порции} FeSO₄ = 0,04 · 0,1 = 0,004 моль

5. Найдем число моль гидроксида калия:
V KOH = 60 мл = 0,06 л
n KOH = C KOH · V KOH = 0,1 · 0,06 = 0,006 моль

6. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата железа(II) и гидроксида калия на свои коэффициенты

FeSO₄ : KOH
(0,004 / 1) : (0,006 / 2)
0,004 > 0,003
FeSO₄ > KOH

Приходим к выводу, что FeSO₄ находится в избытке, а KOH в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по KOH.

7. Найдем число моль оставшегося сульфата железа(II):
n_{прореаг.} FeSO₄ = n KOH / 2 = 0,003 моль
n_ост. FeSO₄ = n₂ FeSO₄ – n_{прореаг.} FeSO₄ = 0,004 – 0,003 = 0,001 моль

8. Найдем число моль и массу ионов железа в конечном растворе:
n Fe²⁺ = n_ост. FeSO₄ = 0,001 моль
m Fe²⁺ = n Fe²⁺ · M Fe²⁺ = 0,001 · 56 = 0,056 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_{втор. порции} FeSO₄ + m_р-ра KOH – m Fe(OH)₂

m_{втор. порции} FeSO₄ = V_{втор. порции} FeSO₄ · ρ_р-ра = 100 · 1 = 100 г
m_р-ра KOH = V_р-ра KOH · ρ_р-ра = 60 · 1 = 60 г

n Fe(OH)₂ = n KOH / 2 = 0,006 / 2 = 0,003 моль
m Fe(OH)₂ = n Fe(OH)₂ · M Fe(OH)₂ = 0,003 · 90 = 0,27 г

m_{конечн. р-ра} = 100 + 60 – 0,27 = 159,73 г

10. Найдем массовую долю ионов железа в конечном растворе:
ω_{в конечн. р-ре} Fe²⁺ = m Fe²⁺ / m_{конечн. р-ра} = 0,056 / 159,73 = 0,00035 → 0,035%

Ответ: ω_{в конечн. р-ре} Fe²⁺ = 0,035%

Открытый вариант ФИПИ 2026

Источник: ФИПИ