Номер 335, страница 64 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

335. При действии хлора на нагретые железные опилки образуется $FeCl_3$. Хлор какого объёма (н. у.) необходим для получения $FeCl_3$ массой 4,30 кг?

Дано:

$m(FeCl_3) = 4,30 \text{ кг}$

Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в систему СИ:

$m(FeCl_3) = 4,30 \text{ кг} = 4300 \text{ г}$

Найти:

$V(Cl_2) - ?$

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение химической реакции взаимодействия железа с хлором с образованием хлорида железа(III):

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

Эта реакция показывает, что для образования 2 молей хлорида железа(III) требуется 3 моля газообразного хлора.

2. Рассчитаем молярную массу хлорида железа(III) ($FeCl_3$). Для этого воспользуемся значениями относительных атомных масс из периодической таблицы химических элементов:

$Ar(Fe) \approx 56$

$Ar(Cl) \approx 35,5$

Молярная масса $FeCl_3$ будет равна:

$M(FeCl_3) = Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(Cl) = 56 + 3 \cdot 35,5 = 56 + 106,5 = 162,5 \text{ г/моль}$

3. Теперь найдем количество вещества (в молях) хлорида железа(III), масса которого составляет 4,30 кг (4300 г), по формуле $\nu = m/M$:

$\nu(FeCl_3) = \frac{m(FeCl_3)}{M(FeCl_3)} = \frac{4300 \text{ г}}{162,5 \text{ г/моль}} \approx 26,4615 \text{ моль}$

4. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, определим количество вещества хлора, которое вступило в реакцию. Согласно уравнению, соотношение количеств вещества хлора и хлорида железа(III) составляет 3:2.

$\frac{\nu(Cl_2)}{\nu(FeCl_3)} = \frac{3}{2}$

Отсюда выразим и рассчитаем количество вещества хлора:

$\nu(Cl_2) = \frac{3}{2} \cdot \nu(FeCl_3) = 1,5 \cdot 26,4615 \text{ моль} \approx 39,6923 \text{ моль}$

5. Наконец, рассчитаем объем хлора при нормальных условиях (н. у.). При н. у. (температура 0°C и давление 1 атм) молярный объем любого газа ($V_m$) принимается равным 22,4 л/моль. Объем газа вычисляется по формуле $V = \nu \cdot V_m$.

$V(Cl_2) = \nu(Cl_2) \cdot V_m = 39,6923 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 889,1 \text{ л}$

Округляя результат до трех значащих цифр, как в исходных данных (4,30 кг), получаем 889 л.

Ответ: для получения 4,30 кг $FeCl_3$ необходим хлор объемом 889 л (н. у.).