Расчёт количеств веществ в реакции
Я рассматриваю реакцию водорода с Fe2O3, в результате которой образуются железо и вода. При наличии 480 кг Fe2O3 я рассчитываю молярную массу, получая примерно 160 кг/кмоль. Поэтому деление 480 на 160 даёт 3 кмоль Fe2O3. Согласно стехиометрии, мне требуется 9 кмоль водорода, которые при нормальных условиях займут около 201,6 м³. Количество образовавшейся воды составляет 9 кмоль, или 9000 моль. Я буду отслеживать эти количества!
На изображении два задания — № 3 и № 4.
№ 3
Краткий ответ:
\[
V(\mathrm{H_2})=201{,}6\ \text{м}^3,\qquad
n(\mathrm{H_2O})=9\ \text{кмоль}.
\]
Решение
Уравнение реакции:
\[ \mathrm{Fe_2O_3+3H_2\rightarrow 2Fe+3H_2O}. \]
- Находим молярную массу оксида железа(III):
\[ M(\mathrm{Fe_2O_3})=2\cdot56+3\cdot16=160\ \text{кг/кмоль}. \]
- Количество вещества оксида железа:
\[ n(\mathrm{Fe_2O_3})=\frac{480}{160}=3\ \text{кмоль}. \]
- По уравнению реакции из 1 кмоль \(\mathrm{Fe_2O_3}\) требуется 3 кмоль \(\mathrm{H_2}\) и образуется 3 кмоль \(\mathrm{H_2O}\):
\[ n(\mathrm{H_2})=3\cdot3=9\ \text{кмоль}, \]
\[ n(\mathrm{H_2O})=3\cdot3=9\ \text{кмоль}. \]
- При н. у. \(1\) кмоль газа занимает \(22{,}4\ \text{м}^3\):
\[ V(\mathrm{H_2})=9\cdot22{,}4=201{,}6\ \text{м}^3. \]
Проверка: коэффициенты показывают соотношение
\[
\mathrm{Fe_2O_3:H_2:H_2O=1:3:3},
\]
поэтому для 3 кмоль \(\mathrm{Fe_2O_3}\) получается по 9 кмоль \(\mathrm{H_2}\) и \(\mathrm{H_2O}\).
№ 4
Краткий ответ:
\[
V(\mathrm{CO_2})=44{,}8\ \text{л при н. у.},\qquad
n(\mathrm{CaO})=2\ \text{моль}.
\]
Уравнение реакции:
\[ \mathrm{CaCO_3\xrightarrow{t}CaO+CO_2}. \]
Коэффициенты равны \(1:1:1\), значит из \(2\) моль \(\mathrm{CaCO_3}\) образуется:
\[ n(\mathrm{CaO})=2\ \text{моль}, \qquad n(\mathrm{CO_2})=2\ \text{моль}. \]
При н. у.:
\[ V(\mathrm{CO_2})=2\cdot22{,}4=44{,}8\ \text{л}. \]