Для решения этих задач мы будем использовать основы химии, такие как молекулярные массы, уравнения реакций и закон сохранения массы.
Первая задача:
Для восстановления железа из оксида железа (Fe₂O₃) можно использовать алюминий (Al) в реакции:
[ 2 Al + Fe₂O₃ \rightarrow 2 Fe + Al₂O₃ ]
Сначала найдем молекулярные массы:
- ( M_{Fe} = 55.85 , \text{г/моль} )
- ( M_{O} = 16.00 , \text{г/моль} )
- ( M_{Fe₂O₃} = (2 \cdot 55.85) + (3 \cdot 16.00) = 159.7 , \text{г/моль} )
- ( M_{Al} = 26.98 , \text{г/моль} )
Теперь найдем моль оксида железа в 6,4 г:
[ n_{Fe₂O₃} = \frac{m}{M} = \frac{6.4 , \text{г}}{159.7 , \text{г/моль}} \approx 0.040 , \text{моль} ]
Согласно уравнению реакции, из 1 моль ( Fe₂O₃ ) нужно 2 моль Al. Следовательно:
[ n_{Al} = 2 \cdot n_{Fe₂O₃} = 2 \cdot 0.040 , \text{моль} = 0.080 , \text{моль} ]
Теперь найдем массу алюминия:
[ m_{Al} = n_{Al} \cdot M_{Al} = 0.080 , \text{моль} \cdot 26.98 , \text{г/моль} \approx 2.16 , \text{г} ]
Ответ к первой задаче:
Для восстановления железа из 6,4 г оксида железа потребуется примерно 2.16 г алюминия.
Вторая задача:
Реакция углекислого газа с кислотой описывается следующим уравнением:
[ CaCO₃ + 2 HNO₃ \rightarrow Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O ]
Итак, сначала найдем количество вещества CaCO₃ (мела):
- Молярная масса CaCO₃:
[ M_{CaCO₃} = 40.08 + 12.01 + (3 \cdot 16.00) = 100.09 , \text{г/моль} ]
Теперь найдем моль мела в 20 г:
[ n_{CaCO₃} = \frac{20 , \text{г}}{100.09 , \text{г/моль}} \approx 0.1998 , \text{моль} ]
Согласно уравнению, на 1 моль CaCO₃ образуется 1 моль CO₂. Следовательно, количество CO₂ будет равно количеству мела:
[ n_{CO₂} = n_{CaCO₃} \approx 0.1998 , \text{моль} ]
Теперь найдем объем CO₂ при нормальных условиях (0 °C и 1 атм, где 1 моль газа занимает 22.4 л):
[ V_{CO₂} = n_{CO₂} \cdot 22.4 , \text{л/моль} \approx 0.1998 , \text{моль} \cdot 22.4 , \text{л/моль} \approx 4.48 , \text{л} ]
Ответ ко второй задаче:
Объем углекислого газа, образовавшегося при реакции 20 г мела с азотной кислотой, составит примерно 4.48 литра.
Третья задача:
Реакция взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой:
[ 3 Cu + 8 HNO₃ \rightarrow 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O ]
Согласно уравнению, из 3 моль Cu получается 2 моль газообразного NO. Мы знаем объем газа, который составляет 0.224 л.
При нормальных условиях (0 °C и 1 атм), 1 моль газа занимает 22.4 л:
[ n_{NO} = \frac{V_{NO}}{22.4 , \text{л/моль}} = \frac{0.224 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} \approx 0.01 , \text{моль} ]
Согласно уравнению реакции, из 2 моль NO получается 3 моль Cu:
[ n_{Cu} = \frac{3}{2} \cdot n_{NO} = \frac{3}{2} \cdot 0.01 , \text{моль} = 0.015 , \text{моль} ]
Теперь найдем массу меди:
[ M_{Cu} = 63.55 , \text{г/моль} ]
[ m_{Cu} = n_{Cu} \cdot M_{Cu} = 0.015 , \text{моль} \cdot 63.55 , \text{г/моль} \approx 0.954 , \text{г} ]
Ответ к третьей задаче:
Масса меди, реагировавшей с концентрированной азотной кислотой, составляет примерно 0.954 г.
