Для решения этой задачи начнём с определения реакции, которая происходит, когда железная деталь помещается в раствор смеси нитратов железа (II) и меди (II).
Сначала запишем реакции:
Нитрат железа (II) реагирует с раствором ионов:
[
\text{Fe(NO}_3\text{)}_2 + \text{Fe} \rightarrow \text{Fe(NO}_3\text{)}_2 \text{ (образуется осадок)}
]
Нитрат меди (II) не реагирует с железом, поскольку Fe более реакционноспособен, чем Cu.
При взаимодействии с железом, ионы железа (II) из раствора будут осаждаться на детали. Увеличение массы детали на 0,45 г будет связано с тем, что она накопила железо из раствора.
Теперь рассмотрим, сколько моль железа было осаждено:
- Молярная масса железа (Fe) равна 56 г/моль.
Вычислим, сколько моль железа оселилось:
[
n_{\text{Fe}} = \frac{0,45 , \text{г}}{56 , \text{г/моль}} \approx 0,00804 , \text{моль}
]
Теперь, поскольку мы знаем, что каждая моль нитрата железа (II) выделяет одну моль железа, то это также означает, что из раствора ушло 0,00804 моль железа (II).
Мы можем найти массу нитрата железа (II):
- Молярная масса нитрата железа (II) составляет:
[
M_{\text{Fe(NO}_3\text{)}_2} = 55 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 55 + 2 \cdot 62 = 179 , \text{г/моль}
]
Теперь, зная количество молей, можем вычислить массу нитрата, который реагировал:
[
m_{\text{Fe(NO}3\text{)}2} = n{\text{Fe}} \cdot M{\text{Fe(NO}_3\text{)}_2} = 0,00804 , \text{моль} \cdot 179 , \text{г/моль} \approx 1,438 , \text{г}
]
Теперь, чтобы определить массовую долю нитрата железа в исходной смеси, нам нужно знать общую массу смеси. Смешанная масса была 14,1 г. Следовательно, чтобы найти массовую долю нитрата железа в смеси:
[
\text{массовая доля} = \left(\frac{m_{\text{Fe(NO}_3\text{)}2}}{m{\text{смеси}}}\right) \cdot 100% = \left(\frac{1,438 , \text{г}}{14,1 , \text{г}}\right) \cdot 100%
]
Теперь вычислим:
[
\text{массовая доля} \approx \left(0,1013\right) \cdot 100% \approx 10,13%
]
Округляя до целого числа, мы получаем:
[
\text{массовая доля} \approx 10%
]
Таким образом, массовая доля нитрата железа (II) в исходной смеси составляет приблизительно 10%.
