Чтобы определить объем хлора (Cl₂), необходимого для реакции с 28 г железа (Fe), начнем с анализа реакции и применения закона сохранения массы, а также применения стехиометрии.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции.
Уравнение реакции между железом и хлором выглядит следующим образом:
[ \text{2Fe} + \text{3Cl}_2 \rightarrow \text{2FeCl}_3 ]
Это уравнение показывает, что 2 молекулы железа реагируют с 3 молекулами хлора, чтобы образовать 2 молекулы трехлорида железа (FeCl₃).
Шаг 2: Найдем количество вещества железа.
Сначала найдем, сколько молей железа содержится в 28 г. Для этого воспользуемся формулой:
[ n = \frac{m}{M} ]
где:
- ( n ) — количество вещества (в молях);
- ( m ) — масса вещества (в граммах);
- ( M ) — молярная масса вещества (г/моль).
Молярная масса железа (Fe) равна примерно 55,85 г/моль. Тогда:
[ n_{Fe} = \frac{28 , \text{г}}{55,85 , \text{г/моль}} \approx 0,500 , \text{моль} ]
Шаг 3: Используем соотношение из уравнения реакции.
Согласно уравнению, 2 моли Fe реагируют с 3 молями Cl₂. То есть:
[ 2 , \text{моль Fe} \rightarrow 3 , \text{моль Cl}_2 ]
Посчитаем, сколько молей хлора потребуется для 0,500 молей железа:
[ n_{Cl_2} = n_{Fe} \cdot \frac{3 , \text{моль Cl}_2}{2 , \text{моль Fe}} = 0,500 , \text{моль} \cdot \frac{3}{2} = 0,750 , \text{моль} ]
Шаг 4: Найдем объем хлора при нормальных условиях.
При нормальных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 литра. Тогда:
[ V = n_{Cl_2} \cdot V_m ]
где ( V_m ) — молярный объем газа.
Подставим наши значения:
[ V_{Cl_2} = 0,750 , \text{моль} \cdot 22,4 , \text{л/моль} \approx 16,8 , \text{л} ]
Ответ:
Объем хлора (Cl₂), необходимый для реакции с 28 г железа (Fe), составляет примерно 16,8 литра.
