Полное решение
- Запишем уравнения реакций:
(1) 4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 ↑ + 3O2 ↑
(2) Fe(NO3)3 + 3NaOH = Fe(OH)3 ↓ + 3NaNO3
(3) Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O
- Вычислим количество вещества исходных реагентов и продуктов:
mисх.(NaOH) = ω • mр-ра = 0,2 • 267 = 53,4 г
nисх.(NaOH) = m : M = 53,4 : 40 = 1,335 моль
Пусть в твердом остатке х моль Fe(NO3)3
тогда nпрореаг.(NaOH) = 3x моль, n(Fe(OH)3) = x моль
nост.(NaOH) = 1,335 − 3x моль ⇒ mост.(NaOH) = M • n = 40 • (1,335 − 3x) = 53,4 − 120x г
m(Fe(OH)3) = M • n = 107x г
m2(Fe(NO3)3) = M • n = 242x г
Cоставим уравнение:
(53,4 − 120x) : (242x + 267 − 107x) = 0,1
x = 0,2 моль Fe(NO3)3 в первой части твердого остатка
m(HNO3) = ω • mр-ра = 0,1 • 126 = 12,6 г
nисх.(HNO3) = m : M = 12,6 : 63 = 0,2 моль
- Вычислим количество вещества продуктов реакции:
Вторая часть твердого остатка в 58 : 29 = 2 раза меньше, чем первая
nво вт. части(Fe(NO3)3) = 0,2 : 2 = 0,1 моль
mво вт. части(Fe2O3) = 29 − 242 • 0,1 = 4,8 г
nво вт. части(Fe2O3) = m : M = 4,8 : 160 = 0,03 моль
n(Fe2O3) : 1 = 0,03 моль < n(HNO3) : 6 = 0,2 : 6 = 0,033 моль ⇒ Fe2O3 в недостатке
n3(Fe(NO3)3) = 2nво вт. части(Fe2O3) = 2 • 0,03 = 0,06 моль
- Вычислим массовую долю нитрата железа (III) в итоговом растворе:
nвсего(Fe(NO3)3) = nво вт. части(Fe(NO3)3) + n3(Fe(NO3)3) = 0,1 + 0,06 = 0,16 моль
mвсего(Fe(NO3)3) = n • M = 0,16 • 242 = 38,72 г
mfin р-ра = mвт. части + mр-ра(HNO3) = 29 + 126 = 155 г
ω(Fe(NO3)3) = 38,72 : 155 • 100% = 24,98%
