Химия
8 класс
Вопрос
1,76 г сульфида металла, имеющего формулу MeS (металл проявляет в соединениях степени окисления +2 и +3), подвергли обжигу в избытке кислорода. Твердый остаток растворили в строго необходимом количестве 29,4%-ной серной кислоты. Массовая доля соли в полученном растворе составляет 34,5%. При охлаждении пого раствора выпало 2,9 г кристаллогидрата, а массовая доля соли снизилась до 23,0%. Установите формулу кристаллогидрата.
Ответ
Пусть атомная масса неизвестного металла равна X г/моль, тогда количество сульфида равно ν(MeS)=1,76X+32. Для краткости обозначим это количество через b. В результате обжига b моль сульфида MeS в избытке кислорода по уравнению
b4MeS+7O2=b/22Me2O3+4SO2
образовалось b/2 моль оксида Me2O3, для растворения которых по уравнению
b/2Me2O3+3b/23H2SO4=b/2Me2(SO4)3+3H2O
потребовалось 3b/2 моль H2SO4. Масса 29,4%-ного раствора H2SO4 составляет 3b2980,294=500bг. Общая масса раствора равна: m(р−ра)=m(Me2O3)+m(р−раH2SO4)=b2(2X+48)+500b=(X+524)bг.
Масса соли в растворе равна: m(Me2(SO4)3)=b2(2X+288)=(X+144)bг. По условию, массовая доля Me2(SO4)3 составляет 34,5%:
(X+144)b=0,345⋅(X+524)b,
откуда X=56 (b=0,02). Исходный сульфид - FeS, в растворе содержится Fe2(SO4)3 массой (X+144)b=200⋅0,02=4,0г. Исходная масса раствора (до охлаждения) равна (X+524)b=580⋅0,02=11,6г.
При охлаждении этого раствора выпало 2,9 г кристаллогидрата, следовательно, общая масса раствора стала равна 11,6 - 2,9 = 8,7 г. Масса Fe2(SO4)3 в оставшемся растворе равна 8,7⋅0,23=2,0г; в выпавших кристаллах содержится 4,0 - 2,0 = 2,0 г Fe2(SO4)3, что соответствует 2,0400=0,005моль. Масса воды в кристаллах равна 2,9 - 2,0 = 0,9 г, что соответствует 0,918=0,05моль. Количество воды в кристаллах в 10 раз превосходит количество соли, следовательно формула кристаллогидрата - Fe2(SO4)3⋅10H2O.
Ответ. Fe2(SO4)3⋅10H2O