Химия
8 класс
Вопрос
Сульфид металла $MeS$ (металл проявляет в соединениях степени окисления +2 и +3) массой 4,4 г подвергли обжигу в избытке кислорода. Твердый остаток растворили в точно рассчитанном объеме 37,8 %-ной азотной кислоты. Массовая доля соли в полученном растворе составила 41,7 %. При охлаждении этого раствора выпало 8,08 г кристаллогидрата, а массовая доля соли в растворе уменьшилась до 34,7 %. Установите формулу кристаллогидрата.
Ответ
Составим уравнения реакций:
$4MeS + 7O_{2} = 2Me_{2}O_{3} + 4SO_{2}$; (1)
$Me_{2}O_{3} + 6HNO_{3} = 2Me(NO_{3})_{3} + 3H_{2}O$. (2)
Пусть $n(MeS) = x моль$, а $M(Me) = y г/моль$. Выразим массы веществ по уравнениям (1) и (2):
$m(Me_{2}O_{3}) = 0,5x(2y + 48)$;
$m(Me(NO_{3})_{3}) = x(y + 186)$;
$m(HNO_{3}) = 189x$;
$m_{1}(р-ра) = \frac{189x}{0,378} = 500x$.
Общая масса полученного раствора $m_{2}(р-ра)$ складывается из массы оксида и массы раствора азотной кислоты $m_{1}(р-ра)$.
Для нахождения $x$ и $y$ составляем и решаем уравнение:
$0,417 = \frac{m(Me(NO_{3})_{3})}{m_{2}(р-ра)}; 0,417 = \frac{x(y + 186)}{500x + 0,5x(2y + 48)}; y = 56$.
Следовательно, исходный сульфид - $FeS$.
Находим $x(n(FeS))$:
$n = \frac{m}{M}; n(FeS) = \frac{4,4 г}{88 г/моль} = 0,05 моль$.
В растворе содержится 12,1 г ($242 \cdot 0,05$) $Fe(NO_{3})_{3}$, найдем отсюда массу полученного раствора:
$m_{2}(р-ра) = \frac{12,1 г}{0,417} = 29 г$.
При охлаждении этого раствора выпало 8,08 г кристаллогидрата, и масса раствора изменилась:
$m_{3}(р-ра) = 29 г - 8,08 г = 20,92 г$.
Находим массу $Fe(NO_{3})_{3}$ в оставшемся растворе $m^{ \prime}(Fe(NO_{3})_{3})$ и в выпавшем осадке $m^{ \prime \prime}(Fe(NO_{3})_{3})$:
$m^{ \prime}(Fe(NO_{3})_{3}) = 20,92 г \cdot 0,347 = 7,26 г$;
$m^{ \prime \prime}(Fe(NO_{3})_{3}) = 12,1 г - 7,26 г = 4,84 г$.
Находим массу воды в кристаллогидрате и определяем формулу кристаллогидрата:
$m(H_{2}O) = 8,08 г - 4,84 г = 3,24 г$;
$m(Fe(NO_{3})_{3}) : n(H_{2}O) = \frac{4,84}{242} : \frac{3,24}{18} = 1 : 9$.
Следовательно, формула кристаллогидрата $Fe(NO_{3})_{3} \cdot 9H_{2}O$.
Ответ: $Fe(NO_{3})_{3} \cdot 9H_{2}O$.