Чтобы решить задачу, нужно сначала установить, какая из двух реакционных веществ будет в избытке, а какая — в недостатке. Дадим уравнение реакции между железом и серой, в результате которой образуется железо(II) сульфид:
\[ \text{Fe} + \text{S} \rightarrow \text{FeS} \]
Теперь найдем количество моль каждого из реагентов.
- Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 56 г/моль.
- Молярная масса серы (S) составляет примерно 32 г/моль.
Теперь вычислим количество моль каждого вещества:
Для железа: \[ n_{\text{Fe}} = \frac{20\ \text{г}}{56\ \text{г/моль}} \approx 0.357\ \text{моль} \]
Для серы: \[ n_{\text{S}} = \frac{8\ \text{г}}{32\ \text{г/моль}} = 0.25\ \text{моль} \]
Далее, по уравнению реакции видно, что на 1 моль железа требуется 1 моль серы. То есть, если у нас 0.357 моль железа, то для полной реакции им понадобилось бы 0.357 моль серы. У нас же только 0.25 моль серы, значит сера является ограничивающим реагентом.
Теперь найдём количество образовавшегося железо(II) сульфида. По уравнению реакции мы видим, что на каждый моль серы образуется 1 моль железо(II) сульфида. Таким образом, количество желео(II) сульфида будет равно количеству серы:
\[ n_{\text{FeS}} = n_{\text{S}} = 0.25\ \text{моль} \]
Теперь определяем массу образовавшегося железо(II) сульфида. Молярная масса \(\text{FeS}\) составляет: \[ 56\ \text{г/моль (Fe)} + 32\ \text{г/моль (S)} = 88\ \text{г/моль} \]
Теперь можем вычислить массу \(\text{FeS}\):
\[ m_{\text{FeS}} = n_{\text{FeS}} \times \text{молярная масса FeS} \] \[ m_{\text{FeS}} = 0.25\ \text{моль} \times 88\ \text{г/моль} \approx 22\ \text{г} \]
Таким образом, при реакции 20 г железа с 8 г серы образуется примерно 22 г железо(II) сульфида.