Химия

Обозначим соответственно через $x, y, z$ количество молей атомов железа, оксида железа (II), оксида железа (III) в исходной навеске.

При действии водорода на смесь происходит восстановление оксидов железа (II) и (III):

$FeO + H_{2} = Fe + H_{2}O$,
$Fe_{2}O_{3} + 3H_{2} = 2Fe + 3H_{2}O$

Масса воды с учетом приведенных уравнений реакций будет равна:

$18y + 3\cdot 18z = 0,2$ (1)

При растворении смеси в соляной кислоте происходят реакции:

$Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}$,
$FeO + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}O$,
$Fe_{2}O_{3} + 6HCl = 2FeCl_{3} + 3H_{2}O$.

Количество выделившегося водорода равно:

$22,4x = 0,04$
$x = 0,0018$ моль атомов или 0,1 г ($0,0018 \cdot 56$) $Fe$.

При обработке солянокислого раствора избытком азотной кислоты происходит окисление двухвалентного железа до трехвалентного:

$3FeCl_{2} + 4HNO_{3} = Fe (NO_{3})_{3} + 2FeCl_{3} + NO + 2H_{2}O$

После добавления аммиака выпадает осадок гидроксида железа (III):

$FeCl_{3} + 3NH_{3} + 3H_{2}O = Fe (OH))_{3} + 3NH_{4}Cl$,
$Fe (NO_{3})_{3} + 3NH_{3} + 3H_{2}O = Fe (OH)_{3} + 3NH_{4}NO_{3}$

В результате прокаливания гидроксида образуется оксид железа (III). Согласно схемам реакций:

$2Fe \rightarrow Fe_{2}O_{3}$,
$2FeO \rightarrow Fe_{2}O_{3}$,
$Fe_{2}O_{3} \rightarrow Fe_{2}O_{3}$.

можно рассчитать конечное количество оксида железа (III), масса моля которого равна 160 г:

$0,5x \cdot 160 + 0,5y \cdot 160 + z \cdot 160 = 0,78$

или

$0,0009 + 0,5y + z = 0,0048$ (2)

Решая систему уравнений (1) и (2), находим: $y = 0,0018$ моль или 0,13 г ($0,0018 \cdot 72$), $z = 0,0031$ моль или 0,5 г ($0,0031 \cdot 160$), что соответствует 10 % железа, 13 % оксида железа (II) и 50 % оксида железа (III). На пустую породу приходится 27 %.