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.
