Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться понятием массовой доли или процента желаемого вещества в растворе.
Данная задача может быть разделена на две части.
В первой части нам необходимо найти массу безводной соли (FeSO4) в растворе. Для этого мы знаем, что содержание безводной соли в растворе составляет 15%. Это означает, что 15% от общей массы раствора составляет безводная соль.
Мы можем использовать следующую формулу для рассчета массы безводной соли в растворе:
Масса безводной соли = Общая масса раствора * Содержание безводной соли в растворе
Общая масса раствора - это масса безводной соли (FeSO4) и масса растворителя (вода), которую мы не знаем. Давайте обозначим массу растворителя как "Х".
Масса безводной соли = (Масса безводной соли + Масса воды) * 0,15
Во второй части нам нужно рассчитать массу кристаллогидрата FeSO4·7H2O, которую нам необходимо растворить в воде.
Кристаллогидрат FeSO4·7H2O содержит 7 молей воды на одну моль безводной соли. Молекулярная масса безводной соли равна 151,91 г/моль, а молекулярная масса воды равна 18,02 г/моль.
Масса 7 молей воды = Молекулярная масса воды * 7 = 18,02 * 7 = 126,14 г/моль
Таким образом, масса 1 моля кристаллогидрата FeSO4·7H2O равна 151,91 г/моль + 126,14 г/моль = 278,05 г/моль.
Известно, что масса безводной соли равна 15% общей массы раствора. Это означает, что масса безводной соли равна 0,15 * (Масса безводной соли + Масса воды). Мы уже знаем, что масса безводной соли равна (Масса безводной соли + Масса воды) * 0,15, поэтому мы можем записать следующую формулу:
0,15 * (Масса безводной соли + Масса воды) = Масса безводной соли
Мы знаем, что масса 1 моля безводной соли равна 278,05 г/моль, поэтому мы можем записать следующую формулу:
Масса безводной соли = Масса 1 моля безводной соли * Количество молей безводной соли
Так как мы растворяем 1 моль безводной соли в 400 мл воды, то количество молей безводной соли равно 0,25 моль.
Подставим эту информацию в формулу:
0,15 * (Масса безводной соли + Х) = 278,05 * 0,25
Раскроем скобки:
0,15 * Масса безводной соли + 0,15 * Х = 69,51 г
Перенесем 0,15 * Х на другую сторону уравнения:
0,15 * Х = 69,51 г - 0,15 * Масса безводной соли
Ранее мы установили, что Масса безводной соли равна (Масса безводной соли + Масса воды) * 0,15, поэтому мы можем записать следующую формулу:
Масса воды = 0,85 * (Масса безводной соли + Масса воды)
Теперь мы можем подставить эту информацию в уравнение:
0,15 * Х = 69,51 г - 0,15 * 0,85 * Х
0,15 * Х + 0,15 * 0,85 * Х = 69,51 г
0,15 * Х + 0,1275 * Х = 69,51 г
0,2775 * Х = 69,51 г
Х = 69,51 г / 0,2775 ≈ 250,91 г
Таким образом, масса воды равна примерно 250,91 г. Остается рассчитать массу кристаллогидрата FeSO4·7H2O, которую мы должны растворить в этом количестве воды.
Масса кристаллогидрата FeSO4·7H2O = Общая масса раствора - Масса воды
Масса кристаллогидрата FeSO4·7H2O = 250,91 г - 151,2 г
Масса кристаллогидрата FeSO4·7H2O ≈ 99,71 г
Таким образом, масса кристаллогидрата FeSO4·7H2O, которую необходимо растворить в 400 мл воды для получения раствора, содержащего 15% безводной соли, составляет примерно 99,71 г.