Какой объём водорода (н. у.) потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(III) F e 2 O 3 ? Какое количество вещества воды образуется при этом? Учтите, что в условии…
Какой объём водорода (н. у.) потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(III) F e 2 O 3 ? Какое количество вещества воды образуется при этом? Учтите, что в условии масса вещества дана в килограммах, следовательно, расчёт количества вещества ведите в киломолях, а объём − в кубических метрах.
Для решения этой задачи нам нужно разобрать химическую реакцию, которая происходит между оксидом железа (III) и водородом.
Шаг 1: Записать уравнение реакции.
Оксид железа (III) имеет формулу \(Fe_2O_3\). Водород будет реагировать с ним, и в результате реакции образуются железо и вода. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O \]
Здесь видно, что 1 моль оксида железа (III) реагирует с 3 молями водорода и образует 3 моля воды.
Шаг 2: Найти количество вещества оксида железа (III).
Дано, что масса оксида железа \((Fe_2O_3)\) составляет 480 кг. Чтобы найти количество вещества, переведем массу в граммы:
\[ 480 \, \text{кг} = 480,000 \, \text{г} \]
Теперь можем рассчитать количество вещества, используя молярную массу \(Fe_2O_3\).
Молярная масса \(Fe_2O_3\) рассчитывается следующим образом:
- Масса железа (\(Fe\)) = 55.85 г/моль (2 атома)
- Масса кислорода (\(O\)) = 16.00 г/моль (3 атома)
Молярная масса \(Fe_2O_3\): \[ M_{Fe_2O_3} = 2 \cdot 55.85 + 3 \cdot 16.00 = 111.70 + 48.00 = 159.70 \, \text{г/моль} \]
Теперь можем найти количество вещества: \[ n_{Fe_2O_3} = \frac{m}{M} = \frac{480,000 \, \text{г}}{159.70 \, \text{г/моль}} \approx 3003.77 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Рассчитать количество водорода.
Согласно уравнению реакции, на 1 моль \(Fe_2O_3\) требуется 3 моля \(H_2\): \[ n_{H_2} = 3 \cdot n_{Fe_2O_3} = 3 \cdot 3003.77 \approx 9011.31 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Рассчитать объем водорода в нормальных условиях.
В нормальных условиях (н. у.) 1 моль газа занимает объем 22.4 л (или 0.0224 м³). Значит, объем водорода можно найти так: \[ V_{H_2} = n_{H_2} \cdot V_{m} = 9011.31 \, \text{моль} \cdot 0.0224 \, \text{м³/моль} \approx 201.0 \, \text{м³} \]
Шаг 5: Рассчитать количество воды.
Согласно уравнению, на 1 моль \(Fe_2O_3\\) образуется 3 моля воды \(H_2O\). Следовательно, \[ n_{H_2O} = 3 \cdot n_{Fe_2O_3} = 3 \cdot 3003.77 \approx 9011.31 \, \text{моль} \]
Шаг 6: Сводим результаты.
Таким образом:
- Объем водорода, необходимый для реакции: \( \approx 201.0 \, \text{м³} \)
- Количество вещества воды, образующееся в реакции: \( \approx 9011.31 \, \text{моль} \)
Если нужно больше информации или пояснений, пожалуйста, дайте знать!
