Номер 2, страница 50 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

2. В результате сгорания железа в кислороде образовалась железная окалина $Fe_3O_4$ массой 34,8 г. Рассчитайте массу железа и объем кислорода, вступивших в указанную химическую реакцию.

Дано:

$m(Fe_3O_4) = 34,8 \text{ г}$

Найти:

$m(Fe) - ?$

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции горения железа в кислороде:

$3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя периодическую таблицу химических элементов Д.И. Менделеева. Относительная атомная масса железа $Ar(Fe) \approx 56$, кислорода $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса железа:

$M(Fe) = 56 \text{ г/моль}$

Молярная масса железной окалины:

$M(Fe_3O_4) = 3 \cdot M(Fe) + 4 \cdot M(O) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) образовавшейся железной окалины, используя формулу $n = \frac{m}{M}$:

$n(Fe_3O_4) = \frac{m(Fe_3O_4)}{M(Fe_3O_4)} = \frac{34,8 \text{ г}}{232 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

4. Используя коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества железа и кислорода, которые вступили в реакцию. Соотношение количеств веществ равно соотношению стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(Fe)}{3} = \frac{n(O_2)}{2} = \frac{n(Fe_3O_4)}{1}$

Из этой пропорции находим количество вещества железа:

$n(Fe) = 3 \cdot n(Fe_3O_4) = 3 \cdot 0,15 \text{ моль} = 0,45 \text{ моль}$

И количество вещества кислорода:

$n(O_2) = 2 \cdot n(Fe_3O_4) = 2 \cdot 0,15 \text{ моль} = 0,30 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу железа, вступившего в реакцию, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 0,45 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 25,2 \text{ г}$

6. Рассчитаем объем кислорода (при нормальных условиях), который вступил в реакцию. Используем молярный объем газов при н.у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ и формулу $V = n \cdot V_m$:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,30 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 6,72 \text{ л}$

Ответ: масса железа, вступившего в реакцию, составляет $25,2 \text{ г}$; объем кислорода составляет $6,72 \text{ л}$.