Яку формулу має невідомий твердий продукт реакції та газуватий продукт реакції, які утворилися при повній реакції

Pylayuschiy_Drakon

35

Для начала, давайте определим уравнение реакции и балансируем его. Разогретые железные стружки реагируют с водяным паром и образуют некий твердый продукт и газовый продукт, описанный в задаче.

Уравнение реакции имеет вид:

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

Теперь рассмотрим соотношение между количеством вещества реагентов и продуктов. Согласно уравнению реакции, на одну молекулу железа (Fe) требуется три молекулы воды (H2O) для образования одной молекулы двуокиси железа (Fe2O3) и трех молекул водорода (H2).

Таким образом, известно, что при полной реакции 42 г железных стружек соответствуют объему 22,4 л газового продукта.

Теперь воспользуемся законом Дальтона, который утверждает, что при одинаковых условиях температуры и давления, равные объемы газов содержат одинаковое количество молекул. Объем газа, получившегося в результате реакции, равен 22,4 л.

Перейдем к расчетам:

1) Найдем количество вещества \(n\) газа (H2) с помощью уравнения и узнаем, сколько молекул газа содержится в 22,4 л:

\[\text{Объем газа (H2)} = \text{22,4 л}\]
\[\text{Молярный объем газа (H2)} = 22,4 \text{ л/моль}\]
\[n = \text{Объем газа (H2) }/ \text{ Молярный объем газа (H2)}\]
\[n = \text{22,4 л} / \text{22,4 л/моль} = 1 \text{ моль}\]

Таким образом, получили, что в 22,4 л газового продукта содержится 1 моль газа (H2).

2) Теперь мы можем использовать данный результат для определения количества вещества твердого продукта (Fe2O3). Отношение между количеством вещества газового продукта (H2) и твердого продукта (Fe2O3) равно 3:1, поэтому:

\[n_{\text{газа (H2)}} = n_{\text{твердого продукта (Fe2O3)}} / 3\]

Таким образом, для твердого продукта:

\[n_{\text{твердого продукта (Fe2O3)}} = n_{\text{газа (H2)}} \times 3 = 1 \text{ моль} \times 3 = 3 \text{ моль}\]

3) Теперь мы знаем количество вещества твердого продукта (Fe2O3), но нам нужно найти его массу. Для этого воспользуемся молярной массой вещества (Fe2O3). Молярная масса Fe2O3 составляет 159,69 г/моль.

Теперь можем найти массу твердого продукта:

\[m_{\text{твердого продукта (Fe2O3)}} = n_{\text{твердого продукта (Fe2O3)}} \times \text{Молярная масса (Fe2O3)}\]
\[m_{\text{твердого продукта (Fe2O3)}} = 3 \text{ моль} \times 159,69 \text{ г/моль} = 479,07 \text{ г}\]

Таким образом, масса твердого продукта (необходимой формулы) составляет 479,07 г.

Ответ: Масса невідомого твердого продукту реакції при повній реакції железных ошурків з водяною парою дорівнює 479,07 г, а об"єм газуватого продукту реакції становить 22,4 л.