Чтобы решить эту задачу, нам нужно проанализировать реакцию между оксидом железа(III) и алюминием, а затем рассчитать выход железа в процентах от теоретически возможного.
Шаг 1: Записываем уравнение реакции
Реакция восстановления оксида железа(III) алюминием идет по следующему уравнению:
[
2Fe_2O_3 + 3Al \rightarrow 4Fe + 3Al_2O_3
]
Шаг 2: Находим мольное соотношение
Из уравнения видно, что 2 молекулы оксида железа(III) (Fe₂O₃) дают 4 молекулы железа (Fe). Это означает, что на 1 моль Fe₂O₃ можно получить 2 моли Fe.
Шаг 3: Вычисляем молекулярную массу оксида железа(III)
- Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
- Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль
Чтобы найти молярную массу Fe₂O₃:
[
\text{Молярная масса } Fe_2O_3 = 2 \times 55,85 + 3 \times 16 = 111,7 + 48 = 159,7 , г/моль
]
Шаг 4: Находим количество вещества Fe₂O₃ в нашей реакции
Масса оксида железа(III) = 56 г. Теперь найдем количество вещества (молей) Fe₂O₃:
[
n(Fe_2O_3) = \frac{m}{M} = \frac{56}{159,7} \approx 0,350 , моль
]
Шаг 5: Определяем теоретически возможное количество железа
Согласно уравнению реакции, из 1 моль Fe₂O₃ можно получить 2 моли железа. Значит, из 0,350 моль Fe₂O₃ получится:
[
n(Fe) = 2 \times n(Fe_2O_3) = 2 \times 0,350 \approx 0,700 , моль
]
Теперь найдем массу полученного железа:
[
m(Fe) = n(Fe) \times M(Fe) = 0,700 \times 55,85 \approx 39,095 , г
]
Шаг 6: Находим выход продукта реакции
Выход железа в граммах = 11,3 г (фактическое количество). Теперь находим процент выхода:
[
\text{Выход в процентах} = \left( \frac{\text{фактический выход}}{\text{теоретический выход}} \right) \times 100
]
Подставим значения:
[
\text{Выход в процентах} = \left( \frac{11,3}{39,095} \right) \times 100 \approx 28,9%
]
Ответ
Выход продукта реакции составляет примерно 28,9%.
