1. Запишем уравнения реакций

(1) SO₃ + H₂O = H₂SO₄

(2) 2Fe₃O₄ + 10H₂SO_{4 (конц)} = 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O

2. Определим состав олеума, найдем исходные количества SO₃ и H₂SO₄

Пусть n_всего(SO₃) = х моль, n_всего(H₂SO₄) = y моль

Тогда n(p⁺ в SO₃) = (16 + 8 • 3) • х = 40х моль, n(p⁺ в H₂SO₄) = (1 • 2 + 16 + 8 • 4) • y = 50y моль

n_всего(p⁺) = N : N_А = 58 моль ⇒ 40х + 50y = 58

m(олеум) = m_исх.(SO₃) + m_исх.(H₂SO₄) = 80х + 98y г ⇒ 80х + 98y = 114

фото

В составе олеума 0,2 моль SO₃ и 1 моль H₂SO₄

3. Рассчитаем массу и количество образующейся соли и сернистого газа

n_добав.(H₂O) = m : M = 26 : 18 = 1,44 моль > SO₃ в недостатке в реакции (1)

n₁(H₂SO₄) = n₁(SO₃) = 0,2 моль ⇒ n_всего(H₂SO₄) = n_исх.(H₂SO₄) + n₁(H₂SO₄) = 1 + 0,2 = 1,2 моль

n₂(Fe₃O₄) = m : M = 23,2 : 232 = 0,1 моль

0,1 : 2 = 0,05 моль < 1,2 : 10 = 0,12 моль ⇒ Fe₃O₄ в недостатке в реакции (2)

n₂(Fe₂(SO₄)₃) = n₂(Fe₃O₄) • 3 : 2 = 0,1 • 3 : 2 = 0,15 моль

n₂(SO₂) = n₂(Fe₃O₄) : 2 = 0,1 : 2 = 0,05 моль ⇒ m₂(SO₂) = n • M = 0,05 • 64 = 3,2 г

m₂(Fe₂(SO₄)₃) = n • M = 0,15 • 400 = 60 г

4. Рассчитаем массовую долю соли в конечном растворе

m_{конеч. р–ра} = m(олеум) + m_добав.(H₂O) + m(Fe₃O₄) − m₂(SO₂) = 114 + 26 + 23,2 − 3,2 = 160 г

ω(Fe₂(SO₄)₃) = m₂(Fe₂(SO₄)₃) : m _{конеч. р–ра} • 100 = 60 : 160 • 100 = 37,5%

Максимальный балл: 4