Номер 4, страница 39 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано

Масса раствора хлорида железа(II): $m(\text{раствора } \text{FeCl}_2) = 203,2 \text{ г}$
Массовая доля хлорида железа(II): $\omega(\text{FeCl}_2) = 5 \%$
Масса раствора гидроксида калия: $m(\text{раствора } \text{KOH}) = 224 \text{ г}$
Массовая доля гидроксида калия: $\omega(\text{KOH}) = 6 \%$

Перевод данных в систему СИ (для процентов – в долях):
$\omega(\text{FeCl}_2) = 5 \% = 0,05$
$\omega(\text{KOH}) = 6 \% = 0,06$

Найти:

Масса осадка: $m(\text{осадка}) - ?$

Решение

Уравнение реакции
При смешивании растворов хлорида железа(II) и гидроксида калия происходит реакция обмена с образованием гидроксида железа(II), который является нерастворимым основанием и выпадает в осадок, и хлорида калия.
$\text{FeCl}_2 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow + 2\text{KCl}$

Молярные массы веществ
Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта реакции, который является осадком, используя атомные массы элементов (Fe ≈ 56 г/моль, Cl ≈ 35,5 г/моль, K ≈ 39 г/моль, O ≈ 16 г/моль, H ≈ 1 г/моль):
$M(\text{FeCl}_2) = M(\text{Fe}) + 2 \cdot M(\text{Cl}) = 56 \text{ г/моль} + 2 \cdot 35,5 \text{ г/моль} = 56 + 71 = 127 \text{ г/моль}$
$M(\text{KOH}) = M(\text{K}) + M(\text{O}) + M(\text{H}) = 39 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} + 1 \text{ г/моль} = 56 \text{ г/моль}$
$M(\text{Fe(OH)}_2) = M(\text{Fe}) + 2 \cdot (M(\text{O}) + M(\text{H})) = 56 \text{ г/моль} + 2 \cdot (16 \text{ г/моль} + 1 \text{ г/моль}) = 56 + 2 \cdot 17 = 56 + 34 = 90 \text{ г/моль}$

Расчет массы чистых веществ в растворах
Вычислим массу чистого хлорида железа(II) в первом растворе:
$m(\text{FeCl}_2) = m(\text{раствора } \text{FeCl}_2) \cdot \omega(\text{FeCl}_2) = 203,2 \text{ г} \cdot 0,05 = 10,16 \text{ г}$
Вычислим массу чистого гидроксида калия во втором растворе:
$m(\text{KOH}) = m(\text{раствора } \text{KOH}) \cdot \omega(\text{KOH}) = 224 \text{ г} \cdot 0,06 = 13,44 \text{ г}$

Расчет количества вещества (моль) каждого реагента
Используем формулу $n = \frac{m}{M}$ для нахождения количества вещества:
$n(\text{FeCl}_2) = \frac{m(\text{FeCl}_2)}{M(\text{FeCl}_2)} = \frac{10,16 \text{ г}}{127 \text{ г/моль}} = 0,08 \text{ моль}$
$n(\text{KOH}) = \frac{m(\text{KOH})}{M(\text{KOH)}} = \frac{13,44 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,24 \text{ моль}$

Определение избытка и недостатка (лимитирующего реагента)
Согласно уравнению реакции $\text{FeCl}_2 + 2\text{KOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow + 2\text{KCl}$, 1 моль $\text{FeCl}_2$ реагирует с 2 моль $\text{KOH}$.
Для полного взаимодействия 0,08 моль $\text{FeCl}_2$ потребуется $0,08 \text{ моль} \cdot 2 = 0,16 \text{ моль}$ $\text{KOH}$.
У нас в наличии 0,24 моль $\text{KOH}$, что больше, чем требуемые 0,16 моль. Следовательно, $\text{FeCl}_2$ является лимитирующим реагентом, а $\text{KOH}$ находится в избытке. Расчеты по количеству образующегося осадка будут вестись по лимитирующему реагенту ($\text{FeCl}_2$).

Расчет количества вещества осадка $\text{Fe(OH)}_2$
По стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль $\text{FeCl}_2$ образуется 1 моль $\text{Fe(OH)}_2$.
Так как $\text{FeCl}_2$ - лимитирующий реагент, количество образующегося осадка равно количеству прореагировавшего $\text{FeCl}_2$:
$n(\text{Fe(OH)}_2) = n(\text{FeCl}_2) = 0,08 \text{ моль}$

Расчет массы осадка
Масса осадка $\text{Fe(OH)}_2$ определяется по формуле $m = n \cdot M$:
$m(\text{Fe(OH)}_2) = n(\text{Fe(OH)}_2) \cdot M(\text{Fe(OH)}_2) = 0,08 \text{ моль} \cdot 90 \text{ г/моль} = 7,2 \text{ г}$

Ответ: 7,2 г