ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 20 Вопрос 3 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Какой объём водорода (н. у.) потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(3) \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \)? Какое количество вещества воды образуется при этом? Учтите, что в условии масса вещества дана в килограммах, следовательно, расчёт количества вещества ведите в киломолях, а объём — в кубических метрах.

Дано:

m(Fe₂O₃) = 480 кг = 480000 г

M(Fe₂O₃) = 160 г/моль

V_m = 22,4 л/моль

V(H₂) = ?

n(H₂O) = ?

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

n(Fe₂O₃) = m/M = 480000 / 160 = 3000 (моль)

По уравнению реакции:

x = n(H₂) = 3000 ⋅ 3 / 1 = 9000 (моль)

y = n(H₂O) = 3000 ⋅ 3 / 1 = 9000 (моль) = 9 (кмоль)

V(H₂) = n ⋅ V_m = 9000 ⋅ 22,4 = 201600 (л) = 201,6 м³

Ответ: 9 кмоль, 201,6 м³.

1. Анализ условия задачи и запись данных:

Нам дано:

• Масса оксида железа(III): \(m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 480 \text{ кг}\).
  Переведем в граммы для удобства расчетов: \(m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 480 \times 1000 \text{ г} = 480000 \text{ г}\).
• Молярная масса оксида железа(III): \(M(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 160 \text{ г/моль}\).
• Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.): \(V_m = 22,4 \text{ л/моль}\).

Требуется найти:

• Объем водорода (H₂) при нормальных условиях: \(V(\text{H}_2) = ?\)
• Количество вещества воды (H₂O): \(n(\text{H}_2\text{O}) = ?\)

2. Запись уравнения химической реакции:

\(\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}\)

3. Расчет количества вещества оксида железа(III):

Используем формулу для расчета количества вещества: \(n = \frac{m}{M}\).
\(n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{480000 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 3000 \text{ моль}\)

4. Расчет количества вещества водорода и воды по стехиометрии:

Согласно уравнению реакции, соотношение количества вещества \(\text{Fe}_2\text{O}_3\), \(\text{H}_2\) и \(\text{H}_2\text{O}\) составляет \(1:3:3\).

Для водорода (\(\text{H}_2\)):

Поскольку на \(1\) моль \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) требуется \(3\) моля \(\text{H}_2\), то для \(3000\) моль \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) потребуется:

\(n(\text{H}_2) = n(\text{Fe}_2\text{O}_3) \cdot \frac{3 \text{ моль H}_2}{1 \text{ моль Fe}_2\text{O}_3} = 3000 \text{ моль} \cdot 3 = 9000 \text{ моль}\)

Для воды (\(\text{H}_2\text{O}\)):

Аналогично, на \(1\) моль \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) образуется \(3\) моля \(\text{H}_2\text{O}\).

Следовательно, из \(3000\) моль \(\text{Fe}_2\text{O}_3\) образуется:

\(n(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{Fe}_2\text{O}_3) \cdot \frac{3 \text{ моль H}_2\text{O}}{1 \text{ моль Fe}_2\text{O}_3} = 3000 \text{ моль} \cdot 3 = 9000 \text{ моль}\)

5. Перевод количества вещества воды в киломоли:

Поскольку в условии задачи указано, что расчет количества вещества следует вести в киломолях:
\(1 \text{ киломоль (кмоль)} = 1000 \text{ моль}\).

\(n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{9000 \text{ моль}}{1000 \text{ моль/кмоль}} = 9 \text{ кмоль}\)

6. Расчет объема водорода при нормальных условиях:

Используем формулу для расчета объема газа: \(V = n \cdot V_m\).

\(V(\text{H}_2) = 9000 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 201600 \text{ л}\)

7. Перевод объема водорода в кубические метры:

В условии задачи сказано, что объем следует выразить в кубических метрах:

\(1 \text{ кубический метр (м}^3) = 1000 \text{ литров (л)}\).

\(V(\text{H}_2) = \frac{201600 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 201,6 \text{ м}^3\)

8. Формулировка ответа:

Таким образом, для реакции замещения с \(480 \text{ кг}\) оксида железа(III) потребуется \(201,6 \text{ м}^3\) водорода, и при этом образуется \(9 \text{ кмоль}\) воды.

Ответ: \(9 \text{ кмоль}\), \(201,6 \text{ м}^3\).