Reacció d’òxid de ferro (II) amb àcid clorhídric

Una mostra impura d’òxid de ferro (II) (sòlid) reacciona amb un àcid clorhídric comercial de densitat 1,19 g/cm³, que conté el 35% en pes de l’àcid pur. a) Escriu i ajusta la reacció que es produeix, si s’obté clorur de ferro (III) i aigua. b) Calcula l’òxid de ferro (III) si 5 grams d’este compost reaccionen exactament amb 10 cm³ de l’àcid. c) Quina massa de clorur de ferro (III) s’obtindrà?

Dades. Masses atòmiques: Fe = 55,8; O = 16; H = 1; Cl = 35,5.

a) $$\text{Fe}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{FeCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

b) Per estequiometria:
$$\frac{\text{Fe}_2\text{O}_3}{\text{HCl}} = \frac{1}{6} \Rightarrow \text{n(Fe}_2\text{O}_3) = \frac{1}{6} \text{n(HCl)}$$

El nombre de mols de HCl es calcula conegut el volum i les especificacions comercials de la dissolució (densitat i riquesa).

$$\text{n(HCl)} = \frac{\text{m(HCl)}}{\text{M(HCl)}} = \frac{\text{m(dissolució)} \cdot \frac{\text{R}}{100}}{\text{M(HCl)}} = \frac{\text{V} \cdot \text{d(dissolució)} \cdot \frac{\text{R}}{100}}{\text{M(HCl)}} = \frac{10 \text{cm}^3 \cdot 1,19 \frac{\text{g}}{\text{cm}^3} \cdot \frac{35}{100}}{36,5 \frac{\text{g}}{\text{mol}}} = 0,11 \text{ mol}$$

$$\text{n(Fe}_2\text{O}_3) = \frac{1}{6} \text{n(HCl)} = \frac{1}{6} \cdot 0,11 = 0,019 \text{ mol}$$

$$\text{m(Fe}_2\text{O}_3) = \text{n(Fe}_2\text{O}_3) \cdot \text{M(Fe}_2\text{O}_3) = 0,019 \text{ mol} \cdot 159,6 \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 3 \text{ g}$$

$$\text{Puresa} = \frac{\text{m(Òxid)}}{\text{m(Mineral)}} \cdot 100 = \frac{3}{5} \cdot 100 = 60\%$$

c) Per estequiometria:
$$\frac{\text{FeCl}_3}{\text{HCl}} = \frac{2}{6} \Rightarrow \text{n(FeCl}_3) = \frac{1}{3} \text{n(HCl)} = \frac{1}{3} \cdot 0,11 = 0,037 \text{ mol}$$

$$\text{m(FeCl}_3) = \text{n(FeCl}_3) \cdot \text{M(FeCl}_3) = 0,037 \text{ mol} \cdot 103,8 \frac{\text{g}}{\text{mol}} = 3,8 \text{ g}$$