При восстановлении оксида железа (III) алюминием было получе но 16,8 г чистого металлического железа. Рассчитайте количество выде лившейся энергии.
Для решения задачи о восстановлении оксида железа (III) алюминием, начнем с определения реакции. Восстановление оксида железа (III) может быть представлено следующей реакцией:
\[ 2Fe_2O_3 + 3Al \rightarrow 4Fe + 3Al_2O_3 \]
Теперь найдем, сколько энергии выделяется при этой реакции. Для начала необходимо определить количество образовавшегося железа. Вы уже указали, что получено 16,8 г чистого металлического железа.
Сначала вычислим количество молей железа, используя молекулярную массу железа (\(Fe\)), которая равна примерно 55,85 г/моль:
\[ n_{Fe} = \frac{m_{Fe}}{M_{Fe}} = \frac{16,8 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \approx 0,301 \, \text{моль} \]
Согласно уравнению реакции, 4 моля железа образуются из 2 молей оксида железа (III), значит:
\[ 2Fe_2O_3 \rightarrow 4Fe \Rightarrow 1 \, \text{моль} \, Fe_2O_3 \, \text{выделяет} \, Q \, \text{энергии} \]
Необходимо определить стандартную теплоту реакции (\(Q\)). Если у нас есть данные о стандартной теплоте образования оксида железа и алюминия, можно использовать их для получения теплотворной способности реакции.
Примерные значения теплот образований:
- \( \Delta H_f (Fe_2O_3) \approx -824 \) кДж/моль
- \( \Delta H_f (Al_2O_3) \approx -1676 \) кДж/моль
- \( \Delta H_f (Al) = 0 \) (стандартное состояние)
Тогда изменение энтальпии реакции можно рассчитать следующим образом:
\[ \Delta H_{реакции} = \left(4 \cdot 0 - 2 \cdot (-824) - 3 \cdot (-1676)\right) \] \[ \Delta H_{реакции} \approx -824 + 5025 \] \[ \Delta H_{реакции} \approx -4201 \, \text{кДж} \]
Теперь, начиная с реакции получается 2 моль \(Fe_2O_3\) ведут к выделению \(4201\) кДж энергии. Следовательно, на 4 моля железа выделяется такая же энергия.
Теперь найдём количество энергии на 0,301 моль железа:
\[ Q_{выделенно} = \Delta H_{реакции} \cdot \frac{0,301}{4} \] \[ Q_{выделенно} \approx -4201 \cdot 0,07525 \approx -316,2 \, \text{кДж} \]
Итак, приблизительное количество выделившейся энергии составляет около \(316,2\) кДж.
