Номер 8, страница 157 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

8. В результате реакции водорода с оксидом железа(III) образовалось железо массой 22,4 г. Рассчитайте химическое количество и объем прореагировавшего водорода, а также массу образовавшейся воды.

Дано:

$m(Fe) = 22,4 \text{ г}$

Найти:

$n(H_2)$ - ?

$V(H_2)$ - ?

$m(H_2O)$ - ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции восстановления оксида железа(III) водородом. Оксид железа(III) имеет формулу $Fe_2O_3$. В результате реакции образуется металлическое железо ($Fe$) и вода ($H_2O$).

Уравнение реакции в сбалансированном виде:

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

2. Зная массу образовавшегося железа, мы можем рассчитать его химическое количество (количество вещества). Для этого нам понадобится молярная масса железа $M(Fe)$, которую мы можем найти в периодической таблице Д.И. Менделеева.

$M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$

Химическое количество железа ($n$) рассчитывается по формуле:

$n = \frac{m}{M}$

$n(Fe) = \frac{22,4 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. Теперь, используя уравнение реакции, мы можем найти химическое количество прореагировавшего водорода и образовавшейся воды. Коэффициенты в уравнении показывают молярное соотношение веществ:

На 2 моль железа ($Fe$) приходится 3 моль водорода ($H_2$) и 3 моль воды ($H_2O$).

Составим пропорцию для нахождения химического количества водорода:

$\frac{n(H_2)}{3} = \frac{n(Fe)}{2}$

Отсюда выражаем и вычисляем $n(H_2)$:

$n(H_2) = \frac{3 \cdot n(Fe)}{2} = \frac{3 \cdot 0,4 \text{ моль}}{2} = 0,6 \text{ моль}$

4. Рассчитаем объем прореагировавшего водорода. Объем газа при нормальных условиях (н.у.) можно найти, умножив его химическое количество на молярный объем газов ($V_m$), который равен $22,4 \text{ л/моль}$.

$V = n \cdot V_m$

$V(H_2) = 0,6 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 13,44 \text{ л}$

5. Наконец, рассчитаем массу образовавшейся воды. Сначала найдем ее химическое количество. Из уравнения реакции видно, что соотношение $n(H_2O)$ к $n(Fe)$ такое же, как и у водорода, то есть 3 к 2.

$\frac{n(H_2O)}{3} = \frac{n(Fe)}{2}$

$n(H_2O) = \frac{3 \cdot n(Fe)}{2} = \frac{3 \cdot 0,4 \text{ моль}}{2} = 0,6 \text{ моль}$

Теперь найдем массу воды, используя ее молярную массу $M(H_2O)$.

$M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Масса воды ($m$) рассчитывается по формуле:

$m = n \cdot M$

$m(H_2O) = 0,6 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 10,8 \text{ г}$

Ответ: химическое количество прореагировавшего водорода составляет $0,6 \text{ моль}$, его объем (при н.у.) равен $13,44 \text{ л}$, а масса образовавшейся воды составляет $10,8 \text{ г}$.