Задание 34 ЕГЭ по химии · 2A68B0
Электролиз · 12 заданий
Через 400 г 36%-ного раствора нитрата железа(II) Fe(NO3)2 пропустили электрический ток. При этом объём газа, выделившегося на катоде, оказался в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде, а массовая доля нитрата железа(II) уменьшилась до 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-ного раствора карбоната аммония (NH4)2CO3. Вычислите массовую долю нитрата железа(II) в конечном растворе. Возможными процессами окисления ионов Fe2+ и их осаждения из околокатодного пространства пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В исходном растворе содержится:
m(Fe(NO3)2)=400·0,36=144 г; n(Fe(NO3)2)=144180=0,8 моль
На катоде железо(II) восстанавливается до железа, а вода восстанавливается до водорода. На аноде вода окисляется до кислорода:
Fe2++2e-→ Fe; 2H2O+2e-
ightarrow H2+2OH-; 2H2O-4e-
ightarrow O2+4H↑+
Пусть количество вещества кислорода на аноде равно x моль. Так как объём водорода в 2 раза меньше объёма кислорода, количество вещества водорода равно x/2 моль. Электронный баланс имеет вид:
2n(Fe)+2n(H2)=4n(O2); 2n(Fe)+2·x2=4x; n(Fe)=3x2
Массовая доля нитрата железа(II) после электролиза составляет 10,19%. Масса нитрата железа(II), оставшегося в растворе:
m(Fe(NO3)2)=1800,8-3x2=144-270x
Из раствора удаляются железо, водород и кислород. Поэтому масса раствора после электролиза равна:
mр-ра=400-56·3x2-2·x2-32x=400-117x
Используем значение массовой доли нитрата железа(II):
144-270x400-117x=0,1019; 144-270x=40,76-11,9223x; x≈0,400 моль
После электролиза количество нитрата железа(II) составляет:
n(Fe(NO3)2)=0,8-1,5·0,400=0,200 моль
В добавленном растворе содержится карбонат аммония:
m((NH4)2CO3)=120·0,40=48 г; n((NH4)2CO3)=4896=0,500 моль
Происходит реакция осаждения нитрата железа(II):
Fe(NO3)2+(NH4)2CO3→ FeCO3↓+2NH4NO3
Для осаждения 0,200 моль нитрата железа(II) требуется 0,200 моль карбоната аммония. В наличии 0,500 моль, следовательно, карбонат аммония находится в избытке, и весь нитрат железа(II) выпадает в осадок.
m(Fe(NO3)2)=400·0,36=144 г; n(Fe(NO3)2)=144180=0,8 моль
На катоде железо(II) восстанавливается до железа, а вода восстанавливается до водорода. На аноде вода окисляется до кислорода:
Fe2++2e-→ Fe; 2H2O+2e-
ightarrow H2+2OH-; 2H2O-4e-
ightarrow O2+4H↑+
Пусть количество вещества кислорода на аноде равно x моль. Так как объём водорода в 2 раза меньше объёма кислорода, количество вещества водорода равно x/2 моль. Электронный баланс имеет вид:
2n(Fe)+2n(H2)=4n(O2); 2n(Fe)+2·x2=4x; n(Fe)=3x2
Массовая доля нитрата железа(II) после электролиза составляет 10,19%. Масса нитрата железа(II), оставшегося в растворе:
m(Fe(NO3)2)=1800,8-3x2=144-270x
Из раствора удаляются железо, водород и кислород. Поэтому масса раствора после электролиза равна:
mр-ра=400-56·3x2-2·x2-32x=400-117x
Используем значение массовой доли нитрата железа(II):
144-270x400-117x=0,1019; 144-270x=40,76-11,9223x; x≈0,400 моль
После электролиза количество нитрата железа(II) составляет:
n(Fe(NO3)2)=0,8-1,5·0,400=0,200 моль
В добавленном растворе содержится карбонат аммония:
m((NH4)2CO3)=120·0,40=48 г; n((NH4)2CO3)=4896=0,500 моль
Происходит реакция осаждения нитрата железа(II):
Fe(NO3)2+(NH4)2CO3→ FeCO3↓+2NH4NO3
Для осаждения 0,200 моль нитрата железа(II) требуется 0,200 моль карбоната аммония. В наличии 0,500 моль, следовательно, карбонат аммония находится в избытке, и весь нитрат железа(II) выпадает в осадок.
Пример ответа
Массовая доля нитрата железа(II) в конечном растворе равна 0%.
Похожие задания
34Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · 3027E734Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 376 г 30%-ного раствора нитрата меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · 4451C334Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 18,75%-ного раствора хлорида меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · 4BA9C034Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 282 г 40%-ного раствора нитрата меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · 5A78DD34Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 624 г 10%-ного раствора хлорида бария. После того…Электролиз · 12 заданий · 6471CC34Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · A38FD934Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После…Электролиз · 12 заданий · ABD2F434Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 234 г 20%-ного раствора хлорида натрия. После того…Электролиз · 12 заданий · C8A0D2
Нужен репетитор по химии?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по химии в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.