Из железа было получено 24,57 г хлорида железа(III). Вычислите объем (мл, н.у.) израсходованного хлора, если известно, что выход реакции составил 54% от теоретически возможного.…

Определим, как найти объем хлора, израсходованного для получения 24,57 г хлорида железа(III), учитывая, что выход реакции составил 54% от теоретически возможного.

Шаг 1: Напишем уравнение реакции

Для получения хлорида железа(III) (FeCl₃) из железа (Fe) обычно используется хлор (Cl₂):

\[ 2 \, \text{Fe} + 3 \, \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \, \text{FeCl}_3 \]

Шаг 2: Определим количество вещества хлорида железа(III)

Чтобы найти количество вещества хлорида железа(III) (n(FeCl₃)), используем следующую формулу:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где:

• \( n \) – количество вещества (моль),
• \( m \) – масса (граммы),
• \( M \) – молярная масса (г/моль).

Молярная масса хлорида железа(III)

Рассчитаем молярную массу:

• Молярная масса Fe = 55,85 г/моль
• Молярная масса Cl = 35,45 г/моль

Молярная масса FeCl₃:

\[ M(FeCl₃) = 55,85 + 3 \times 35,45 = 55,85 + 106,35 = 162,20 \, \text{г/моль} \]

Теперь можем вычислить количество вещества хлорида железа(III):

\[ n(FeCl₃) = \frac{24,57 \, \text{г}}{162,20 \, \text{г/моль}} \approx 0,151 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Найдем количество хлора, необходимое для реакции

Согласно уравнению реакции, на 2 моль Fe необходимо 3 моль Cl₂. Таким образом, соотношение между моль хлора и хлорида железа(III) будет:

\[ 2 \, \text{Fe} : 3 \, \text{Cl}_2 : 2 \, \text{FeCl}_3 \]

Следовательно:

\[ n(Cl_2) = \frac{3}{2} \cdot n(FeCl_3) \]

Подставляем значение \( n(FeCl₃) \):

\[ n(Cl_2) = \frac{3}{2} \cdot 0,151 \approx 0,226 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Найдем теоретический объем хлора

Используя закон идеальных газов, находим объем газа при нормальных условиях (н.у.):

\[ V = n \cdot V_m \]

где:

• \( V_m \) – молярный объем газа при н.у. примерно равен 22,4 л/моль.

Подставляем в формулу:

\[ V_{Cl_2} = 0,226 \cdot 22,4 \approx 5,06 \, \text{л} \]

Шаг 5: Учет выхода реакции

Учитывая выход реакции, фактически мы получили только 54% от теоретически возможного:

\[ V_{actual} = V_{theoretical} \cdot \frac{54}{100} = 5,06 \cdot 0,54 \approx 2,73 \, \text{л} \]

Шаг 6: Переводим литры в миллилитры

1 литр равен 1000 миллилитров:

\[ V_{actual} \approx 2,73 \times 1000 \approx 2730 \, \text{мл} \]

Ответ:

Объем израсходованного хлора составляет примерно 2730 мл.