Сколько весит смесь оксидов железа, которую можно полностью восстановить водородом, образовавшимся в результате реакции

Звездопад_Фея_9106

51

Для решения данной задачи, нам понадобится рассмотреть две отдельные реакции: реакцию растворения цинка в соляной кислоте и реакцию восстановления оксидов железа водородом. После растворения цинка в соляной кислоте образуется водородный газ, который затем используется для восстановления оксидов железа.

Шаг 1: Расчет количества цинка, растворенного в соляной кислоте.

Массовая доля 3% раствора соляной кислоты составляет 3 г на 100 г раствора. Таким образом, в 3650 г 3% раствора соляной кислоты, содержится:

Масса соляной кислоты = (3 г/100 г) * 3650 г = 109.5 г

Согласно уравнению реакции, одна моль цинка (Zn) реагирует с двумя молями соляной кислоты (HCl) и образует одну моль водорода (H2). Молярная масса цинка равна 65 г/моль.

Молярное количество цинка = (109.5 г HCl) / (2 * (65 г/моль Zn)) ≈ 0.842 моль

Шаг 2: Расчет количества оксидов железа, которое можно восстановить водородом.

Поскольку ответ на задачу интересует вес смеси оксидов железа, то нам нужно найти молекулярную массу смеси оксидов железа в единицах г/моль. Предположим, что оксиды железа образованы из массы x г железа, содержащегося в реакционной смеси.

Массовая доля кислорода в оксидах составляет 25%. Следовательно, массовая доля железа в оксидах будет равна: 100% - 25% = 75%.

Масса железа = (75 г/100 г) * x г

Молярная масса железа составляет 55.85 г/моль, поскольку молярная масса Fe = 55.85 г/моль.

Молярное количество железа = Масса железа / Молярная масса железа = (75 г/100 г) * x г / (55.85 г/моль) = 0.134 моль * x г / (55.85 г/моль)

Учитывая реакцию восстановления оксидов железа водородом, одна моль железа (Fe) реагирует с тремя молями водорода (H2) и образует моль металлического железа (Fe).

Следовательно, мольное количество водорода, расходующегося при данной реакции, будет равно: 0.134 моль * x г / (55.85 г/моль) * (3 моль H2 / 1 моль Fe) = 0.603 моль * x г / (55.85 г/моль)

Шаг 3: Постановка уравнения равенства мольных количеств цинка и водорода.

Так как мольное количество цинка и мольное количество водорода должны быть одинаковыми, можем записать следующее уравнение:

0.842 моль Zn = 0.603 моль * x г / (55.85 г/моль)

Шаг 4: Расчет массы смеси оксидов железа.

Решая уравнение из шага 3 относительно x, найдем массу смеси оксидов железа:

x г = (0.842 моль Zn) * (55.85 г/моль) / (0.603 моль) ≈ 97.4 г

Таким образом, масса смеси оксидов железа составляет примерно 97.4 г.