34.07 Растворимость и кристаллогидраты

Уравнения реакций:

1) FeSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

2) FeSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + FeCl₂

400 мл воды = 400 г воды;
Пусть в 400 г воды растворили x г FeSO₄, тогда:

Составим пропорцию:
30,4 г FeSO₄ может растворится в 100 г воды, тогда
x г FeSO₄ может растворится в 400 г воды, следовательно
x = (400 * 30,4) / 100 = 121,6 г (m _общ. FeSO₄)
Найдем массу раствора FeSO₄, который получили при добавлении 121,6 г этой соли к 400 г воды: m_{общ. р-ра} FeSO₄ = 400 + 121,6 = 521,6 г
n_общ. FeSO₄ = m _общ. FeSO₄ / M FeSO₄ = 121,6 г / 152 г/моль = 0,8 моль

Расчеты по первому уравнению и первой колбе:
Через известную массу осадка (гидроксида железа) найдем его количество: n Fe(OH)₂ = m Fe(OH)₂ / M Fe(OH)₂ = 27 г / 90 г/моль = 0,3 моль
Из 1 уравнения следует: n Fe(OH)₂ = n₁ FeSO₄ = 0,3 моль

Расчеты по второму уравнению и второй колбе:
Мы только что нашли количество сульфата железа в 1 колбе, зная это, можно найти количество этой соли во второй колбе: n₂ FeSO₄ = n_общ. FeSO₄ - n₁ FeSO₄ = 0,8 моль - 0,3 моль = 0,5 моль
Найдем массу и количество самого хлорида бария до реакции: 20% = 0,2; m _общ. BaCl₂ = m _р-ра BaCl₂ * w BaCl₂ = 780 г * 0,2 = 156 г.
n _общ. BaCl₂ = m _общ. BaCl₂ / M BaCl₂ = 156 г / 208 г/моль = 0,75 моль
Следуя из 2 уравнения: n _{прореаг.} BaCl₂ = n₂ FeSO₄ = 0,5 моль. Прореагировало меньше хлорида меди, чем есть вообще, после реакции хлорид меди остался, следовательно, он в избытке, сульфид натрия в ходе 2 реакции реагирует весь.

Найдем количество и массу оставшегося после реакции хлорида меди: n _ост. BaCl₂ = n _общ. BaCl₂ - n _{прореаг.} BaCl₂ = 0,75 моль - 0,5 моль = 0,25 моль.
m _ост. BaCl₂ = n _ост. BaCl₂ * M BaCl₂ = 0,25 моль * 208 г/моль = 52 г.

Следуя из 2 уравнения: n BaSO₄ = n₂ FeSO₄ = 0,5 моль. m BaSO₄ = n BaSO₄ * M BaSO₄ = 0,5 моль * 233 г/моль = 116,5 г
Найдем массу изначального раствора сульфата железа во 2 колбе через соотношение количеств этой соли в двух колбах (пропорция): 0,5/0,8 * 521,6 = 326 г = m _{р-ра 2}
Найдем массу конечного раствора: m _{кон. р-ра} = m _{р-ра 2} + m _р-ра BaCl₂ - m BaSO₄ = 326 + 780 - 116,5 = 989,5 г
Найдем массовую долю хлорида бария в этом конечном растворе: w _ост. BaCl₂ = (m _ост. BaCl₂ * 100%) / m _{кон. р-ра} = (52 * 100%) / 989,5 = 5,255%

Ответ: w _ост. BaCl₂ = 5,255%