Номер 1, страница 29, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. Для восстановления 16 г оксида железа потребовалось 6,72 л (н. у.) оксида углерода (ІІ). Определите формулу этого оксида железа.

Ответ: $Fe_2O_3$

1. Дано:

Масса оксида железа, $m(\text{Fe}_x\text{O}_y) = 16$ г

Объем оксида углерода (II), $V(\text{CO}) = 6,72$ л (н.у.)

Молярная масса железа, $M(\text{Fe}) = 56$ г/моль

Молярная масса кислорода, $M(\text{O}) = 16$ г/моль

Молярный объем газа при н.у., $V_m = 22,4$ л/моль

Найти:

Формулу оксида железа – $\text{Fe}_x\text{O}_y$

Решение:

Процесс восстановления оксида железа оксидом углерода (II) можно описать общим уравнением, где $\text{Fe}_x\text{O}_y$ — искомый оксид железа:

$\text{Fe}_x\text{O}_y + y\text{CO} \rightarrow x\text{Fe} + y\text{CO}_2$

Из уравнения видно, что для восстановления оксида железа до чистого железа, оксид углерода (II) забирает весь кислород из оксида железа, превращаясь в оксид углерода (IV). Это означает, что количество вещества (моль) атомов кислорода в оксиде железа равно количеству вещества молекул CO, участвующих в реакции.

1. Найдем количество вещества оксида углерода (II), которое потребовалось для реакции, используя его объем при нормальных условиях (н.у.).

$n(\text{CO}) = \frac{V(\text{CO})}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

2. Количество вещества атомов кислорода, содержащихся в 16 г оксида железа, равно количеству вещества CO.

$n(\text{O}) = n(\text{CO}) = 0,3 \text{ моль}$

3. Вычислим массу кислорода в образце оксида железа.

$m(\text{O}) = n(\text{O}) \cdot M(\text{O}) = 0,3 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 4,8 \text{ г}$

4. Зная общую массу оксида (16 г) и массу кислорода в нем, найдем массу железа.

$m(\text{Fe}) = m(\text{Fe}_x\text{O}_y) - m(\text{O}) = 16 \text{ г} - 4,8 \text{ г} = 11,2 \text{ г}$

5. Теперь вычислим количество вещества атомов железа в образце.

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{11,2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

6. Мы нашли мольное соотношение атомов железа и кислорода в оксиде. Это соотношение соответствует индексам $\text{x}$ и $\text{y}$ в формуле $\text{Fe}_x\text{O}_y$.

$x : y = n(\text{Fe}) : n(\text{O}) = 0,2 : 0,3$

7. Чтобы найти простейшие целочисленные индексы, разделим оба числа в соотношении на наименьшее из них (0,2).

$x : y = \frac{0,2}{0,2} : \frac{0,3}{0,2} = 1 : 1,5$

8. Так как индексы в химической формуле должны быть целыми числами, умножим полученное соотношение на 2.

$x : y = (1 \cdot 2) : (1,5 \cdot 2) = 2 : 3$

Следовательно, искомая формула оксида железа — $\text{Fe}_2\text{O}_3$.

Ответ: $\text{Fe}_2\text{O}_3$.