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

Чтобы решить задачу, давайте сначала запишем уравнение реакции, которая происходит между водородом и оксидом железа (III) (Fe₂O₃). Реакция выглядит следующим образом:

\[ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O} \]

Шаг 1: Определение количества вещества оксида железа

Для начала нам нужно выяснить, сколько вещества (в молях) содержит 480 кг оксида железа (III).

1. Найдем молярную массу Fe₂O₃:

   • Железо (Fe) = 55.85 г/моль
   • Кислород (O) = 16.00 г/моль

   Молярная масса Fe₂O₃: \[ \text{M(Fe}_2\text{O}_3) = 2 \times \text{M(Fe)} + 3 \times \text{M(O)} = 2 \times 55.85 + 3 \times 16.00 = 111.70 + 48.00 = 159.70 \, \text{г/моль} \]

2. Переведем массу в граммы: \[ 480 \, \text{кг} = 480000 \, \text{г} \]

3. Теперь найдем количество вещества Fe₂O₃: \[ n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{480000\, \text{г}}{159.70\, \text{г/моль}} \approx 3003.77 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Определение объема водорода

По уравнению реакции видно, что на 1 моль Fe₂O₃ требуется 3 моли H₂. Таким образом, количество водорода, необходимое для реакции, вычисляется следующим образом: \[ n(\text{H}_2) = 3 \times n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 3 \times 3003.77 \approx 9011.31 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Перевод количества вещества водорода в объем

При нормальных условиях 1 моль газа занимает объём 22.4 литра (или 0.0224 м³). Поэтому объём водорода может быть найден так: \[ V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times 0.0224 \, \text{м³/моль} \] \[ V(\text{H}_2) = 9011.31 \, \text{моль} \times 0.0224 \, \text{м³/моль} \approx 201.04 \, \text{м³} \]

Шаг 4: Определение количества воды

По уравнению реакции, на 1 моль Fe₂O₃ образуется 3 моли H₂O: \[ n(\text{H}_2\text{O}) = 3 \times n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 3 \times 3003.77 \approx 9011.31 \, \text{моль} \]

Для нахождения массы воды воспользуемся молярной массой H₂O:

• Молярная масса H₂O = 18.02 г/моль.

Теперь переведем количество вещества в массу: \[ \text{масса H}_2\text{O} = n(\text{H}_2\text{O}) \times \text{молярная масса} = 9011.31 \, \text{моль} \times 18.02 \, \text{г/моль} \approx 162,070.83 \, \text{г} \] Преобразуем в килограммы: \[ \text{масса H}_2\text{O} \approx 162.07 \, \text{кг} \]

Ответ

• Объем водорода, необходимый для реакции: 201.04 м³.
• Масса воды, образующейся при реакции: 162.07 кг.