Чтобы определить формулу оксида железа по известной массовой доле железа, давайте сначала разберем, что такое массовая доля. Массовая доля элемента в соединении — это отношение массы этого элемента к общей массе соединения, выраженное в процентах.
В данном случае у нас есть массовая доля железа (Fe) в оксиде железа — 72,41%. Это означает, что если мы возьмём 100 г оксида, 72,41 г составит железо, а остальная часть будет оксидом, то есть кислородом (O).
Для оксидов железа существуют различные формулы, но наиболее распространённые из них — это FeO (оксид железа(II)) и Fe2O3 (оксид железа(III)). Рассмотрим оба варианта.
FeO (оксид железа(II)):
- Молярная масса: Fe (55,85 г/моль) + O (16,00 г/моль) = 71,85 г/моль.
- Массовая доля Fe в FeO = (55,85 г/моль / 71,85 г/моль) * 100% ≈ 77,73%.
Fe2O3 (оксид железа(III)):
- Молярная масса: 2Fe (55,85 г/моль) + 3O (16,00 г/моль) = 159,7 г/моль.
- Массовая доля Fe в Fe2O3 = (2*55,85 г/моль / 159,7 г/моль) * 100% ≈ 69,8%.
Сравнив полученные значения массовой доли, мы видим, что ни одна из рассматриваемых формул не даёт точно 72,41%.
Тем не менее, массовая доля железа в оксиде, который содержал бы около 72% Fe, более близка к значению для некоторого стехиометрического соединения, возможно, Fe3O4, который также иногда рассматривается.
Для Fe3O4 (магнетит):
- Молярная масса: 3Fe + 4O = 355,85 + 416 = 231,55 г/моль.
- Массовая доля Fe в Fe3O4 = (3*55,85 / 231,55) * 100% ≈ 72,01%.
Таким образом, формула оксида железа, имеющего массовую долю железа около 72,41%, — это Fe3O4.
