Задача. Сколько грамм осадка образуется при взаимодействии 76 г раствора сульфата железа (Ш) с 20 г гидроксидом натрия.
Для решения задачи необходимо обратиться к реакции между сульфатом железа (III) \((\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3)\) и гидроксидом натрия \((\text{NaOH})\). В результате реакции образуется гидроксид железа (III) \((\text{Fe(OH)}_3)\) и натрий сульфат \((\text{Na}_2\text{SO}_4)\):
\[ \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{NaOH} \rightarrow 2\text{Fe(OH)}_3 \downarrow + 3\text{Na}_2\text{SO}_4 \]
Теперь и́дентифицируем данные задачи:
- Масса раствора сульфата железа (III) - 76 г.
- Масса гидроксида натрия - 20 г.
Сначала найдем количество веществ в растворе сульфата железа (III). Для этого необходимо знать концентрацию раствора. Однако, для данной задачи мы просто рассмотрим стехиометрию.
Рассчитаем, какие массы веществ участвуют в реакции:
- Молярная масса \(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3\) примерно \(2 \times 55.85 + 3 \times (32.07 + 4 \times 16) = 399.88 \text{ г/моль}\).
- Молярная масса \(\text{NaOH}\) = \(22.99 + 15.999 + 1.007 = 40.00 \text{ г/моль}\).
- Молярная масса \(\text{Fe(OH)}_3\) = \(55.85 + 3 \times (1.007 + 16.00) = 106.87 \text{ г/моль}\).
Теперь рассчитаем количество моль сульфата железа и гидроксида натрия:
\[ n_{\text{NaOH}} = \frac{20 \, \text{г}}{40.00 \, \text{г/моль}} = 0.5 \, \text{моль} \]
Определим, сколько моль сульфата железа содержится в 76 г:
\[ n_{\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3} = \frac{76 \, \text{г}}{399.88 \, \text{г/моль}} \approx 0.190 \, \text{моль} \]
Согласно уравнению реакции, на 1 моль \(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3\) требуется 6 моль \(\text{NaOH}\). Поскольку у нас есть 0.5 моль \(\text{NaOH}\), мы можем узнать, сколько моль сульфата железа может прореагировать:
\[ \frac{0.5 \, \text{моль NaOH}}{6} \approx 0.0833 \, \text{моль Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \]
У нас есть больше \(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3\) чем нужно для реакции, и в реакции участвует именно \(\text{NaOH}\).
Теперь можно посчитать, сколько \(\text{Fe(OH)}_3\) образуется:
\[ 2 \text{Fe(OH)}_3 \text{ образуется из 1 моль Fe}_2(\text{SO}_4)_3 \]
Следовательно, из 0.0833 моль \(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3\) образуется:
\[ 2 \cdot 0.0833 \, \text{моль} = 0.1666 \, \text{моль Fe(OH)}_3 \]
Теперь рассчитаем массу образовавшегося гидроксида железа (III):
\[ m = n \cdot M = 0.1666 \, \text{моль} \cdot 106.87 \, \text{г/моль} \approx 17.8 \, \text{г} \]
Таким образом, при взаимодействии 76 г раствора сульфата железа (III) с 20 г гидроксида натрия образуется примерно 17.8 г осадка гидроксида железа (III) \((\text{Fe(OH)}_3)\).
