Какова масса (г) оксида железа (III), которую можно восстановить 5.04 л водорода при нормальных условиях до чистого

Вечная_Зима

34

Для решения этой задачи, мы должны использовать знание о стехиометрии и применить уравнение реакции, указанной в условии задачи. Для начала, давайте рассмотрим уравнение реакции:

\[Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O\]

Из уравнения видно, что для восстановления одной молекулы оксида железа (III) необходимо три молекулы водорода. Теперь мы можем перейти к расчётам.

1) Переведем объём водорода из литров в моли. Чтобы это сделать, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где P - давление газа, V - объём газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура газа в Кельвинах.

При нормальных условиях, давление равно 1 атм (101325 Па) и температура равна 273 K.

Таким образом, для нашего случая, получаем:

\[V = n \cdot \frac{RT}{P}\]

\[n = V \cdot \frac{P}{RT} = 5.04 \cdot \frac{1}{0.0821 \cdot 273} = 0.2239 \, \text{моль}\]

2) Теперь нам нужно узнать, сколько моль оксида железа (III) можно восстановить из 0.2239 моль водорода. Зная, что для восстановления одной молекулы оксида требуется три молекулы водорода, мы можем установить соотношение между молярными коэффициентами в уравнении реакции:

\(\frac{0.2239 \, \text{моль водорода}}{3} = \frac{x \, \text{моль оксида}}{1}\)

где x - искомое количество молей оксида железа (III).

Таким образом, получаем:

\(x = \frac{0.2239 \, \text{моль водорода}}{3} = 0.0746 \, \text{моль оксида}\)

3) Наконец, мы можем вычислить массу оксида железа (III), используя молярную массу соединения. Молярная масса оксида железа (III) равна сумме масс атомов железа и кислорода:

\(Fe: 55.85 \, \text{г/моль}\)

\(O: 16.00 \, \text{г/моль}\)

Таким образом, молярная масса \(Fe_2O_3\) равна:

\(2 \cdot 55.85 + 3 \cdot 16.00 = 159.70 \, \text{г/моль}\)

Используя полученные значения, мы можем вычислить массу оксида железа (III):

\(m = x \cdot \text{молярная масса} = 0.0746 \cdot 159.70 = 11.90 \, \text{г}\)

Итак, масса оксида железа (III), которую можно восстановить 5.04 л водорода при нормальных условиях, составляет 11.90 г.