Номер 9, страница 69 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

$m(Fe_2O_3) = 8 \text{ г}$

$V(CO) = 5 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$m_{практ}(Fe) = 4 \text{ г}$

Перевод в СИ:

$m(Fe_2O_3) = 8 \text{ г} = 0.008 \text{ кг}$

$V(CO) = 5 \text{ дм}^3 = 0.005 \text{ м}^3$

$m_{практ}(Fe) = 4 \text{ г} = 0.004 \text{ кг}$

Молярный объем газов при н. у. $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

Практический выход металла $\eta(Fe)$ (%)

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа(III) угарным газом:

$Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$

2. Рассчитаем молярные массы веществ:

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

$M(CO) = M(C) + M(O) = 12 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

$M(Fe) = 56 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества исходных реагентов:

Количество вещества оксида железа(III):

$n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{8 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

Количество вещества угарного газа (при н. у.):

$n(CO) = \frac{V(CO)}{V_m} = \frac{5 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3\text{/моль}} \approx 0.2232 \text{ моль}$

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, 1 моль $Fe_2O_3$ реагирует с 3 моль $CO$.

Для $0.05$ моль $Fe_2O_3$ потребуется $0.05 \times 3 = 0.15$ моль $CO$.

У нас есть $0.2232$ моль $CO$, что больше, чем необходимо ($0.15$ моль). Следовательно, оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) является лимитирующим реагентом.

5. Вычислим теоретическую массу железа, которая должна образоваться.

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль $Fe_2O_3$ образуется 2 моль $Fe$.

Значит, из $0.05$ моль $Fe_2O_3$ образуется $0.05 \times 2 = 0.1$ моль $Fe$.

Теоретическая масса железа:

$m_{теор}(Fe) = n(Fe) \times M(Fe) = 0.1 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} = 5.6 \text{ г}$

6. Рассчитаем практический выход металла.

Практический выход ($\eta$) рассчитывается по формуле:

$\eta = \frac{m_{практ}(Fe)}{m_{теор}(Fe)} \times 100\%$

$\eta = \frac{4 \text{ г}}{5.6 \text{ г}} \times 100\% \approx 0.71428 \times 100\% \approx 71.43\%$

Округляем до целых, получаем $71\%$.

Ответ: $71\%$