Для решения данной задачи нам нужно использовать уравнение реакции между железом (Fe) и кислородом (O₂), чтобы понять, сколько кислорода потребуется для сгорания железа, если в результате реакции образуется оксид железа (Fe₂O₃).
Шаг 1: Напишите уравнение реакции
Оксид железа (Fe₂O₃) образуется по следующему уравнению:
[ 4 \text{Fe} + 3 \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{Fe}_2\text{O}_3 ]
Шаг 2: Найдите молекулярную массу Fe₂O₃
Молекулярная масса (ММ) железа (Fe) составляет примерно 55.85 г/моль, а кислорода (O) — около 16.00 г/моль. Таким образом, молекулярная масса оксида железа (Fe₂O₃):
[
\text{ММ Fe}_2\text{O}_3 = (2 \times 55.85) + (3 \times 16.00) \approx 111.7 + 48.0 = 159.7 , \text{г/моль}
]
Шаг 3: Найдите количество моль Fe₂O₃ в 9 г
Теперь, используя молекулярную массу, найдем количество моль оксида железа в 9 граммах:
[
n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{m}{M} = \frac{9 , \text{г}}{159.7 , \text{г/моль}} \approx 0.0563 , \text{моль}
]
Шаг 4: Используйте соотношение из уравнения реакции
Согласно уравнению реакции, на 2 моль Fe₂O₃ требуется 3 моль O₂. Поэтому, можем найти, сколько моль кислорода потребуется для получения 0.0563 моль Fe₂O₃:
[
3 \text{ моль O}_2 \text{ соответствуют } 2 \text{ моль Fe}_2\text{O}_3
]
[
n(\text{O}_2) = n(\text{Fe}_2\text{O}_3) \times \frac{3}{2} = 0.0563 , \text{моль} \times \frac{3}{2} \approx 0.0844 , \text{моль}
]
Шаг 5: Найдите объем кислорода при стандартных условиях
При нормальных условиях (0°C и 1 атм), 1 моль газа занимает 22.4 литра. Следовательно, объем O₂ будет:
[
V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 0.0844 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 1.89 , \text{л}
]
Ответ
Таким образом, для сгорания железа и получения 9 грамм оксида железа (Fe₂O₃) потребуется приблизительно 1.89 литра кислорода (O₂).
