Какова массовая доля оксида железа в исходной смеси, состоящей из смеси железа и оксида железа массой 14,4 г, которая

Sergeevich_895

29

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать закон сохранения массы и уравнение реакции.

Первым шагом давайте составим уравнение реакции. Зная, что оксид железа восстанавливается водородом и реагирует с соляной кислотой, мы можем записать следующую реакцию:

\[Fe_{x}O_{y} + H_{2} \rightarrow Fe + H_{2}O\]

Давайте разберемся с коэффициентами в этом уравнении. Так как оксид железа восстанавливается полностью, коэффициенты для оксида железа и водорода будут равны между собой и равны 1. Коэффициент для железа также будет равен 1. Таким образом, окончательное уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:

\[Fe_{x}O_{y} + H_{2} \rightarrow Fe + H_{2}O\]

Теперь мы можем перейти к решению. Очевидно, что массовая доля оксида железа в исходной смеси может быть рассчитана через массы исходных веществ, участвующих в реакции.

Из условия задачи нам известна масса исходной смеси, состоящей из смеси железа и оксида железа, которая равна 14,4 г. Таким образом, мы имеем сумму масс железа и оксида железа равную 14,4 г.

После проведения реакции с избытком соляной кислоты, без доступа кислороду, выделилось 4,48 дм3 (н.у.) газа. Это говорит о том, что в результате реакции полностью потребовалось определенное количество оксида железа, а железо осталось неизменным.

Теперь мы можем составить уравнение, используя полученную информацию.

Пусть масса оксида железа будет \(m_{Fe_{x}O_{y}}\) и масса железа будет \(m_{Fe}\).

\[m_{Fe_{x}O_{y}} + m_{Fe} = 14,4 г\]

Масса железа (\(m_{Fe}\)) осталась неизменной после проведения реакции, поэтому нам нужно найти только массу оксида железа (\(m_{Fe_{x}O_{y}}\)).

Заметим, что водород в данной задаче выступает в качестве избыточного реагента, поэтому его использование не ограничено. Следовательно, можем использовать объем выделившегося газа для определения количества потребовавшегося вещества оксида железа.

\[V_{H_{2}} = 4,48 дм^{3}\]

Воспользуемся определением количества вещества и соотношением между объемом, молярным объемом и молярной массой газа:

\[n_{H_{2}} = \frac{V_{H_{2}}}{V_{m}}\]

где \(V_{m}\) - молярный объем, который для газа равен 22,4 л/моль при нормальных условиях (н.у.).

Для вычисления массы оксида железа (\(m_{Fe_{x}O_{y}}\)) нам понадобится молярная масса оксида железа (\(M_{Fe_{x}O_{y}}\)), которую мы можем определить из данных о молярной массе железа (\(M_{Fe}\)) и молярной массе кислорода (\(M_{O}\)):

\[M_{Fe_{x}O_{y}} = x \cdot M_{Fe} + y \cdot M_{O}\]

Коэффициенты x и y в данном случае соответствуют молярным отношениям железа и кислорода в оксиде железа. Для нахождения этих коэффициентов нам необходимо изучить состав оксида железа. Предположим, что это будет монооксид железа (FeO), тогда x равно 1, а y также равно 1.

Таким образом, молярная масса оксида железа (FeO) может быть вычислена следующим образом:

\[M_{FeO} = M_{Fe} + M_{O}\]

Теперь, зная молярную массу оксида железа (FeO) и количество вещества водорода (\(n_{H_{2}}\)), мы можем найти массу оксида железа (\(m_{Fe_{x}O_{y}}\)):

\[m_{Fe_{x}O_{y}} = n_{H_{2}} \cdot M_{FeO}\]

Итак, у нас есть все необходимые значения для решения задачи. Подставим известные значения в уравнения:

\[m_{Fe} + m_{Fe_{x}O_{y}} = 14,4 г\]

и

\[m_{Fe_{x}O_{y}} = n_{H_{2}} \cdot M_{FeO}\]

Теперь решим полученную систему уравнений относительно \(m_{Fe_{x}O_{y}}\).

\[m_{Fe} + m_{Fe_{x}O_{y}} = 14,4 г\]

\[m_{Fe_{x}O_{y}} = n_{H_{2}} \cdot M_{FeO}\]

\[m_{Fe_{x}O_{y}} = (4,48 дм^{3}) \cdot (\frac{M_{FeO}}{V_{m}})\]

Теперь, чтобы найти массовую долю оксида железа в исходной смеси, мы можем воспользоваться формулой:

\[массовая\ доля\ оксида\ железа = \frac{m_{Fe_{x}O_{y}}}{m_{Fe_{x}O_{y}} + m_{Fe}}\]

подставив в нее значения \(m_{Fe_{x}O_{y}}\) и \(m_{Fe}\), полученные ранее.

Пожалуйста, запишите формулу полностью, чтобы я мог решить эту задачу для вас.