Номер 3, страница 89 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 20. Расчёты по химическим уравнениям. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 3, страница 89.

3. Какой объём водорода (н. у.) потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(III) $Fe_2O_3$? 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 рассчитывайте в кубических метрах.

Дано:

$m(Fe_2O_3) = 480 \text{ кг}$

Найти:

$V(H_2) - ?$

$n(H_2O) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции восстановления оксида железа(III) водородом. Это реакция замещения, в результате которой образуется железо и вода:

$Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу оксида железа(III) ($Fe_2O_3$). Поскольку в условии задачи масса дана в килограммах, а расчеты требуется вести в киломолях и кубических метрах, будем использовать молярную массу в единицах кг/кмоль.

Относительные атомные массы элементов: $Ar(Fe) \approx 56$, $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса $Fe_2O_3$:

$M(Fe_2O_3) = 2 \cdot M(Fe) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 56 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}} + 3 \cdot 16 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}} = 112 + 48 = 160 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}}$.

3. Найдем количество вещества (в киломолях) оксида железа(III) в 480 кг:

$n(Fe_2O_3) = \frac{m(Fe_2O_3)}{M(Fe_2O_3)} = \frac{480 \text{ кг}}{160 \text{ кг/кмоль}} = 3 \text{ кмоль}$.

4. По уравнению реакции определим количество вещества водорода ($H_2$), необходимого для реакции, и количество вещества воды ($H_2O$), образующейся в результате.

Из уравнения реакции видно, что стехиометрические коэффициенты соотносятся как:

$n(Fe_2O_3) : n(H_2) : n(H_2O) = 1 : 3 : 3$.

Следовательно, количество вещества водорода:

$n(H_2) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 3 \text{ кмоль} = 9 \text{ кмоль}$.

Количество вещества воды:

$n(H_2O) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 3 \text{ кмоль} = 9 \text{ кмоль}$.

5. Рассчитаем объем водорода ($H_2$) при нормальных условиях (н. у.).

Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22,4 \text{ л/моль}$ или $22,4 \text{ м}^3/\text{кмоль}$.

Объем водорода:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 9 \text{ кмоль} \cdot 22,4 \frac{\text{м}^3}{\text{кмоль}} = 201,6 \text{ м}^3$.

Ответ: для реакции потребуется $201,6 \text{ м}^3$ водорода; при этом образуется $9 \text{ кмоль}$ воды.