Какой объём водорода потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(III) Fe2O3? Какое количество вещества воды образуется при этом? Учтите, что в условии масса вещества…

Для решения задачи сначала напишем уравнение реакции замещения водорода с оксидом железа(III):

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

1. Найдем количество вещества оксида железа (III) \(Fe_2O_3\):

   Молярная масса \(Fe_2O_3\) вычисляется следующим образом:

   • Молярная масса на 1 атом железа (Fe) составляет приблизительно 55.85 г/моль.
   • Для 2 атомов железа: \(2 \times 55.85 = 111.70\) г/моль.
   • Молярная масса кислорода (O) составляет приблизительно 16.00 г/моль.
   • Для 3 атомов кислорода: \(3 \times 16.00 = 48.00\) г/моль.
   • Таким образом, молярная масса \(Fe_2O_3 = 111.70 + 48.00 = 159.70\) г/моль.

Теперь переведем массу оксида железа из килограммов в граммы: \[ 480 \text{ кг} = 480000 \text{ г} \]

Теперь найдем количество вещества оксида железа: \[ n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{480000 \text{ г}}{159.70 \text{ г/моль}} \approx 3003.76 \text{ моль} \]

2. Найдем количество водорода \(H_2\), необходимого для реакции: Согласно уравнению реакции, на 1 моль \(Fe_2O_3\) требуется 3 моля \(H_2\): \[ n(H_2) = 3 \times n(Fe_2O_3) = 3 \times 3003.76 \approx 9011.28 \text{ моль} \]

3. Теперь, рассчитаем объём водорода. Стандартные условия (н.у.) предполагают, что 1 моль газа занимает объём 22.4 литра или 0.0224 кубических метра: \[ V(H_2) = n(H_2) \times V_m = 9011.28 \text{ моль} \times 0.0224 \text{ м³/моль} \approx 201.2 \text{ м³} \]

4. Найдем количество вещества воды \(H_2O\), образующейся в реакции: Согласно уравнению реакции, на 1 моль \(Fe_2O_3\) образуется 3 моля \(H_2O\): \[ n(H_2O) = 3 \times n(Fe_2O_3) \approx 3 \times 3003.76 \approx 9011.28 \text{ моль} \]

Таким образом:

• Объем водорода, необходимый для реакции: 201.2 м³
• Количество образовавшейся воды: 9011.28 моль.