Для решения этой задачи сначала необходимо записать уравнение реакции восстановления оксида железа (III) водородом. Уравнение выглядит следующим образом:
[ 2Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 4Fe + 3H_2O ]
Из уравнения видно, что 2 молекулы оксида железа (III) восстанавливаются с помощью 3 молекул водорода, образуя 4 атома железа и 3 молекулы воды.
- Найдем количество молей железа, которое требуется для восстановления 140 г Fe.
Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 55.85 г/моль. Подсчитываем количество молей железа:
[
n_{Fe} = \frac{140 \text{ г}}{55.85 \text{ г/моль}} \approx 2.5 \text{ моль}
]
- Теперь найдем, сколько молей оксида железа (III) потребуется для получения 2.5 моль Fe.
По уравнению реакции, чтобы получить 4 моль железа, нужно 2 моль Fe2O3. Таким образом, для 2.5 моль Fe нужно:
[
n_{Fe_2O_3} = \frac{2.5 \text{ моль Fe}}{4 \text{ моль Fe}} \times 2 \text{ моль Fe2O3} = 1.25 \text{ моль Fe2O3}
]
- Теперь рассчитаем массу оксида железа (III).
Молярная масса оксида железа (III) ( Fe_2O_3 ) составляет:
[
(2 \times 55.85 \text{ г/моль}) + (3 \times 16 \text{ г/моль}) = 159.7 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем массу 1.25 моль ( Fe_2O_3 ):
[
m_{Fe_2O_3} = n_{Fe_2O_3} \times M_{Fe_2O_3} = 1.25 \text{ моль} \times 159.7 \text{ г/моль} \approx 199.625 \text{ г}
]
- Теперь найдем массу водорода, необходимого для этой реакции.
По уравнению реакции, для восстановления 2 моль оксида железа (III) требуется 3 моль водорода. Если нам нужно 1.25 моль оксида железа, то водорода потребуется:
[
n_{H_2} = \frac{3 \text{ моль H}_2}{2 \text{ моль Fe}_2O_3} \times 1.25 \text{ моль Fe}_2O_3 = 1.875 \text{ моль H}_2
]
Молярная масса водорода ( H_2 ) равна 2 г/моль:
[
m_{H_2} = n_{H_2} \times M_{H_2} = 1.875 \text{ моль} \times 2 \text{ г/моль} = 3.75 \text{ г}
]
Таким образом, для восстановления 140 г железа из оксида железа (III) потребуется 3.75 г водорода, а масса оксида железа (III), необходимая для этой реакции, составит примерно 199.63 г.
