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Write the equation for the reaction of iron (III) phosphate with sodium sulfate to make iron (III) sulfate and sodium phosphate. Then, answer parts a-d.

Chemistry

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Answers

3 parts
a

33 g\text{33 g}

b

55,8%\text{55,8\%}

d

7,5 g\text{7,5 g}

Step-by-step solution

8 steps

Voici la résolution de votre problème de chimie :

Tout d'abord, écrivons et équilibrons l'équation de la réaction entre le phosphate de fer (III) et le sulfate de sodium pour former du sulfate de fer (III) et du phosphate de sodium.

L'équation non équilibrée est :
FePO4+Na2SO4→Fe2(SO4)3+Na3PO4\text{FePO}_4 + \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{Na}_3\text{PO}_4

L'équation équilibrée est :

2FePO4+3Na2SO4→Fe2(SO4)3+2Na3PO42\text{FePO}_4 + 3\text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 2\text{Na}_3\text{PO}_4

Ensuite, calculons les masses molaires des composés impliqués :

  • M(FePO4)=55,85+30,97+(4×16,00)=150,82 g/molM(\text{FePO}_4) = 55,85 + 30,97 + (4 \times 16,00) = 150,82 \text{ g/mol}
  • M(Na2SO4)=(2×22,99)+32,07+(4×16,00)=142,05 g/molM(\text{Na}_2\text{SO}_4) = (2 \times 22,99) + 32,07 + (4 \times 16,00) = 142,05 \text{ g/mol}
  • M(Fe2(SO4)3)=(2×55,85)+(3×32,07)+(12×16,00)=399,91 g/molM(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3) = (2 \times 55,85) + (3 \times 32,07) + (12 \times 16,00) = 399,91 \text{ g/mol}
  • M(Na3PO4)=(3×22,99)+30,97+(4×16,00)=163,94 g/molM(\text{Na}_3\text{PO}_4) = (3 \times 22,99) + 30,97 + (4 \times 16,00) = 163,94 \text{ g/mol}

Part a· 3 steps

Calcul de la masse de sulfate de fer (III) que vous pouvez produire.

  1. Calculer le nombre de moles de phosphate de fer (III).

    n(FePO4)=25 g150,82 g/mol≈0,16576 moln(\text{FePO}_4) = \frac{25 \text{ g}}{150,82 \text{ g/mol}} \approx 0,16576 \text{ mol}

  2. Utiliser la stœchiométrie pour trouver le nombre de moles de sulfate de fer (III) produites.

    D'après l'équation équilibrée, 2 moles de FePO4\text{FePO}_4 produisent 1 mole de Fe2(SO4)3\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3.

    n(Fe2(SO4)3)=0,16576 mol FePO4×1 mol Fe2(SO4)32 mol FePO4≈0,08288 moln(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3) = 0,16576 \text{ mol } \text{FePO}_4 \times \frac{1 \text{ mol } \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3}{2 \text{ mol } \text{FePO}_4} \approx 0,08288 \text{ mol}

  3. Convertir les moles de sulfate de fer (III) en masse.

    m(Fe2(SO4)3)=0,08288 mol×399,91 g/mol≈33,144 gm(\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3) = 0,08288 \text{ mol} \times 399,91 \text{ g/mol} \approx 33,144 \text{ g}

    La masse de sulfate de fer (III) que vous pouvez produire est de 33 g\boxed{\text{33 g}}.

Part b

55,8%\text{55,8\%}

Calcul du rendement en pourcentage.

  1. Calculer le rendement en pourcentage.

    Rendement en pourcentage=Rendement reˊelRendement theˊorique×100%=18,5 g33,144 g×100%≈55,81%\text{Rendement en pourcentage} = \frac{\text{Rendement réel}}{\text{Rendement théorique}} \times 100\% = \frac{18,5 \text{ g}}{33,144 \text{ g}} \times 100\% \approx 55,81\%

    Votre rendement en pourcentage est de \boxed{\text{55,8%}}.

Part c

L'explication de la raisonnabilité du rendement.

Un rendement de 55,8% est raisonnable. Il est inférieur à 100%, ce qui est courant dans les réactions chimiques en raison de facteurs tels que les réactions incomplètes, les réactions secondaires ou les pertes lors de la purification.

Part d

7,5 g\text{7,5 g}

Calcul de la masse réelle de phosphate de sodium que vous produirez.

  1. Calculer le nombre de moles de sulfate de sodium.

    n(Na2SO4)=15 g142,05 g/mol≈0,10560 moln(\text{Na}_2\text{SO}_4) = \frac{15 \text{ g}}{142,05 \text{ g/mol}} \approx 0,10560 \text{ mol}

  2. Utiliser la stœchiométrie pour trouver le nombre de moles théoriques de phosphate de sodium.

    D'après l'équation équilibrée, 3 moles de Na2SO4\text{Na}_2\text{SO}_4 produisent 2 moles de Na3PO4\text{Na}_3\text{PO}_4.

    ntheˊorique(Na3PO4)=0,10560 mol Na2SO4×2 mol Na3PO43 mol Na2SO4≈0,07040 moln_{\text{théorique}}(\text{Na}_3\text{PO}_4) = 0,10560 \text{ mol } \text{Na}_2\text{SO}_4 \times \frac{2 \text{ mol } \text{Na}_3\text{PO}_4}{3 \text{ mol } \text{Na}_2\text{SO}_4} \approx 0,07040 \text{ mol}

  3. Convertir les moles théoriques de phosphate de sodium en masse théorique.

    mtheˊorique(Na3PO4)=0,07040 mol×163,94 g/mol≈11,541 gm_{\text{théorique}}(\text{Na}_3\text{PO}_4) = 0,07040 \text{ mol} \times 163,94 \text{ g/mol} \approx 11,541 \text{ g}

  4. Calculer la masse réelle en utilisant le rendement donné de 65,0%.

    Masse reˊelle=11,541 g×65,0100≈7,50165 g\text{Masse réelle} = 11,541 \text{ g} \times \frac{65,0}{100} \approx 7,50165 \text{ g}

    Vous produirez 7,5 g\boxed{\text{7,5 g}} de phosphate de sodium.

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