Номер 1466, страница 228 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1466. Какой объём водорода (н. у.) необходимо затратить на полное восстановление железа из железняка массой 350 г, массовая доля $Fe_2O_3$ в котором равна 72 %?

Дано:

$m(\text{железняка}) = 350 \text{ г}$

$\omega(Fe_2O_3) = 72 \% = 0.72$

Найти:

$V(H_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления железа из оксида железа(III) водородом:

$Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O$

2. Найдем массу чистого оксида железа(III) в железняке. Массовая доля показывает, какая часть от общей массы образца приходится на чистое вещество.

$m(Fe_2O_3) = m(\text{железняка}) \cdot \omega(Fe_2O_3)$

$m(Fe_2O_3) = 350 \text{ г} \cdot 0.72 = 252 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу оксида железа(III).

$M(Fe_2O_3) = 2 \cdot M(Fe) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) оксида железа(III), вступившего в реакцию.

$n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{252 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 1.575 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества водорода, необходимое для полного восстановления.

Из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции видно, что на 1 моль $Fe_2O_3$ требуется 3 моль $H_2$.

$\frac{n(H_2)}{n(Fe_2O_3)} = \frac{3}{1}$

$n(H_2) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1.575 \text{ моль} = 4.725 \text{ моль}$

6. Найдем объем водорода при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22.4 л/моль.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m$

$V(H_2) = 4.725 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 105.84 \text{ л}$

Ответ: для полного восстановления железа потребуется 105.84 л водорода.