Номер 3, страница 38 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 5. Расчёты по уравнениям химических реакций. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 3, страница 38.

Условие.

3. При сжигании 100 г пирита $FeS_2$ образовался оксид железа(III). Вычислите массу углерода, который понадобится для получения железа из этого оксида.

Решение.

Решение 2.

Дано:

m($FeS_2$) = 100 г

Найти:

m(C) - ?

Решение:

Процесс получения железа из пирита состоит из двух основных стадий, для каждой из которых необходимо составить уравнение химической реакции.

1. Сжигание (обжиг) пирита $FeS_2$ в кислороде с образованием оксида железа(III) $Fe_2O_3$ и диоксида серы $SO_2$. Уравнение реакции:

$4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$

2. Восстановление железа из оксида железа(III) с помощью углерода $C$. Продуктами реакции являются железо $Fe$ и диоксид углерода $CO_2$. Уравнение реакции:

$2Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 4Fe + 3CO_2$

Теперь проведем расчеты по этим уравнениям. Для этого нам понадобятся молярные массы веществ. Используем округленные значения относительных атомных масс: Ar(Fe) ≈ 56, Ar(S) ≈ 32, Ar(C) ≈ 12.

Молярная масса пирита $FeS_2$:

$M(FeS_2) = 56 + 2 \cdot 32 = 120$ г/моль.

Найдем количество вещества (число молей) в 100 г пирита:

$n(FeS_2) = \frac{m(FeS_2)}{M(FeS_2)} = \frac{100 \text{ г}}{120 \text{ г/моль}} = \frac{5}{6}$ моль.

Согласно первому уравнению реакции, из 4 моль $FeS_2$ образуется 2 моль $Fe_2O_3$. Рассчитаем количество вещества оксида железа(III), которое образуется из $\frac{5}{6}$ моль пирита, исходя из стехиометрического соотношения:

$n(Fe_2O_3) = n(FeS_2) \cdot \frac{2}{4} = \frac{5}{6} \text{ моль} \cdot \frac{1}{2} = \frac{5}{12}$ моль.

Теперь, используя второе уравнение, определим количество вещества углерода, необходимое для восстановления полученного оксида железа(III). Из уравнения следует, что на 2 моль $Fe_2O_3$ требуется 3 моль $C$. Рассчитаем необходимое количество вещества углерода:

$n(C) = n(Fe_2O_3) \cdot \frac{3}{2} = \frac{5}{12} \text{ моль} \cdot \frac{3}{2} = \frac{15}{24} = \frac{5}{8}$ моль.

Наконец, вычислим массу углерода, зная его количество вещества и молярную массу ($M(C) = 12$ г/моль):

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = \frac{5}{8} \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = \frac{60}{8} = 7,5$ г.

Ответ: 7,5 г.