Номер 3, страница 25, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3. "Красный железняк" $Fe_2O_3$, массой 5 кг, содержащий 20% примеси, восстановили углеродом. Рассчитайте массу железа, полученную при этом.

Ответ: 2,8 кг.

Дано:

$m(\text{образца Fe}_2\text{O}_3) = 5$ кг

$w(\text{примесей}) = 20\% = 0.2$

Найти:

$m(\text{Fe})$ - ?

Решение:

1. Сначала определим массу чистого оксида железа(III) ($Fe_2O_3$) в образце "красного железняка". Массовая доля чистого вещества составляет $100\% - 20\% = 80\%$ или 0.8.

Масса чистого $Fe_2O_3$ рассчитывается по формуле:

$m(\text{чист. } Fe_2O_3) = m(\text{образца}) \times (1 - w(\text{примесей}))$

$m(\text{чист. } Fe_2O_3) = 5 \text{ кг} \times (1 - 0.2) = 5 \text{ кг} \times 0.8 = 4 \text{ кг}$

2. Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа(III) углеродом. При этом образуется железо и угарный газ:

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

3. Рассчитаем молярные массы $Fe_2O_3$ и $Fe$, используя относительные атомные массы: $Ar(Fe) \approx 56$ а.е.м., $Ar(O) \approx 16$ а.е.м.

$M(Fe_2O_3) = 2 \times 56 + 3 \times 16 = 112 + 48 = 160$ г/моль (или 160 кг/кмоль).

$M(Fe) = 56$ г/моль (или 56 кг/кмоль).

4. Найдем количество вещества (в киломолях) чистого оксида железа(III), содержащегося в 4 кг:

$n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{4 \text{ кг}}{160 \text{ кг/кмоль}} = 0.025 \text{ кмоль}$

5. По уравнению реакции, из 1 моль $Fe_2O_3$ образуется 2 моль $Fe$. Следовательно, количество вещества железа будет в два раза больше, чем количество вещества оксида железа:

$n(Fe) = 2 \times n(Fe_2O_3)$

$n(Fe) = 2 \times 0.025 \text{ кмоль} = 0.05 \text{ кмоль}$

6. Теперь можно рассчитать массу железа, которое можно получить:

$m(Fe) = n(Fe) \times M(Fe)$

$m(Fe) = 0.05 \text{ кмоль} \times 56 \text{ кг/кмоль} = 2.8 \text{ кг}$

Ответ: масса железа, полученного при этом, составляет 2,8 кг.