Для решения задачи нам нужно определить массовую долю примесей в образце гематита. Мы знаем, что гематит — это оксид железа (III), и его малая молекулярная масса составляет 159,69 г/моль (Fe2O3).
Шаг 1: Определение количества железа, которое могло образовать карбонат железа (III) (Fe2(CO3)3). Сначала найдем молекулярную массу карбоната железа (III):
- Молярная масса Fe = 55,85 г/моль
- Молярная масса CO3 = 60,01 г/моль (углекислый радикал)
- Молярная масса Fe2(CO3)3 = 255,85 + 360,01 = 111,70 + 180,03 = 291,73 г/моль
Шаг 2: Найдем количество карбоната железа (III) в моль, используя его массу:
[
n(Fe2(CO3)3) = \frac{m}{M} = \frac{5,1 , \text{г}}{291,73 , \text{г/моль}} \approx 0,0175 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определяем, сколько моль гематита (Fe2O3) необходимо для получения этого количества карбоната железа. Реакция между Fe2O3 и CO2 выглядит так:
[
Fe2O3 + 3CO2 \rightarrow Fe2(CO3)3
]
Из уравнения видно, что 1 моль Fe2O3 дает 1 моль Fe2(CO3)3. Таким образом, на 0,0175 моль карбоната железа нам нужно столько же моль гематита:
[
n(Fe2O3) = n(Fe2(CO3)3) = 0,0175 , \text{моль}
]
Шаг 4: Теперь найдём массу гематита, необходимую для этого количества моль:
[
m(Fe2O3) = n(Fe2O3) \times M(Fe2O3) = 0,0175 , \text{моль} \times 159,69 , \text{г/моль} \approx 2,79 , \text{г}
]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю примесей. Она определяется по формуле:
[
\text{Массовая доля примесей} = \frac{m_{\text{примеси}}}{m_{\text{гематита}}} \times 100%
]
Для определения массы примесей используем массу исходного гематита и массу полученного гематита:
[
m_{\text{примеси}} = m_{\text{гематита}} - m(Fe2O3) = 10,49 , \text{г} - 2,79 , \text{г} \approx 7,70 , \text{г}
]
Шаг 6: Подставляем в формулу:
[
\text{Массовая доля примесей} = \frac{7,70 \text{ г}}{10,49 \text{ г}} \times 100% \approx 73,53%
]
Итак, массовая доля примесей в гематите составляет примерно 73,53%.
