Яка маса заліза необхідна для взаємодії з гарячою нітратною кислотою, щоб одержати 224 мл нітроген(ІІ) оксиду?

Язык

59

Ця задача вимагає розрахунку маси заліза, яка необхідна для взаємодії з гарячою нітратною кислотою з метою одержання 224 мл нітроген(ІІ) оксиду. Давайте розглянемо цей процес по крокам.

Крок 1: Запишемо збалансовану хімічну реакцію. Реакція між залізом (Fe) і нітратною кислотою (HNO3) дає нітрат заліза (Fe(NO3)2) і нітроген(ІІ) оксид (NO):

\[4Fe + 10HNO_3 \to 4Fe(NO_3)_2 + 2NO + 5H_2O\]

Крок 2: Визначимо мольний об"єм нітроген(ІІ) оксиду. За даними в задачі, ми маємо об"єм \(V = 224 \, \text{мл}\) нітроген(ІІ) оксиду, але для подальших розрахунків необхідно використовувати об"єм в молях.

Ми можемо використовувати відношення, що було зазначено в збалансованій реакції: \(4 \, \text{моль} \, \text{Fe} : 2 \, \text{моль} \, \text{NO}\). Тому, щоб перейти від мілілітрів до моль, ми повинні ділити \(V\) на молярний об"єм нітроген(ІІ) оксиду.

Крок 3: Визначте масу заліза, яка необхідна для взаємодії з нітратною кислотою.

Відношення між масами Fe і NO, також описано у збалансованій реакції, становить \(4 \, \text{моль} \, \text{Fe} : 2 \, \text{моль} \, \text{NO}\). Тому, щоб знайти масу, ми знаходимо відношення:
\[\frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} = \frac{m_{\text{Fe}}}{m_{\text{NO}}}\]

Де \(m_{\text{Fe}}\) - шукана маса заліза, а \(m_{\text{NO}}\) - маса нітроген(ІІ) оксиду.

Крок 4: Обчислюємо масу заліза.

Ми вже знаємо масу нітроген(ІІ) оксиду (\(m_{\text{NO}}\)) може бути пересчитана з \(V\) використовуючи густина або молярну масу, по формулі \(m = V \cdot \rho\) або \(m = V \cdot M\), де \(M\) - молярна маса.

Далі ми можемо підставити ці значення у відношення, щоб знайти масу заліза:
\[\frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} = \frac{m_{\text{Fe}}}{m_{\text{NO}}} \Rightarrow \frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} = \frac{m_{\text{Fe}}}{m_{\text{NO}}} \Rightarrow \frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} = \frac{m_{\text{Fe}}}{\text{маса} \, \text{NO}}\]

Після заміни \(m_{\text{NO}}\) на \(V \cdot M\) і розрахунку отримуємо масу заліза:
\[m_{\text{Fe}} = \frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} \cdot (V \cdot M)\]

Крок 5: Підставляємо числові значення та обчислюємо масу заліза.

Перетворимо дані у відповідні одиниці. Об"єм \(V\) дано в мілілітрах, тому переведемо його у літри, поділивши на 1000. Густина нітроген(ІІ) оксиду (\(M\)) може бути знайдена в таблиці хімічних елементів.

Підставляємо числові значення та обчислюємо:

\[m_{\text{Fe}} = \frac{4 \, \text{моль} \, \text{Fe}}{2 \, \text{моль} \, \text{NO}} \cdot \left(\frac{V}{1000} \cdot M\right)\]

Якщо ви надасте мені точні дані, я можу виконати обчислення для вас.