Номер 4, страница 165 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Уравнение реакции $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$ показывает качественный и количественный состав участников реакции, а также условия её протекания.

Качественно, оно показывает, что исходными веществами (реагентами) являются оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и водород ($H_2$), а в результате реакции образуются новые вещества (продукты) — железо ($Fe$) и вода ($H_2O$).

Количественно, стехиометрические коэффициенты в уравнении (невидимая 1 перед $Fe_2O_3$, 3 перед $H_2$, 2 перед $Fe$ и 3 перед $H_2O$) показывают мольные соотношения веществ: 1 моль оксида железа(III) вступает в реакцию с 3 моль водорода с образованием 2 моль железа и 3 моль воды.

Условия реакции, обозначенные буквой $t$ над знаком равенства, указывают на то, что реакция требует нагревания.

Также уравнение описывает тип реакции: это окислительно-восстановительная реакция, в которой железо восстанавливается, а водород окисляется, и реакция замещения.

Дано:

$n(Fe_2O_3) = 1 \text{ моль}$

Найти:

$n(H_2) - ?$

$V(H_2) - ?$

$n(Fe) - ?$

$N(H_2O) - ?$

Решение:

Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

Вычислите количество вещества водорода, которое взаимодействует с 1 моль оксида железа (III).

По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $H_2$ равны $1:3$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2)}{3}$

Отсюда, количество вещества водорода:

$n(H_2) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1 \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

Ответ: 3 моль.

Вычислите объём водорода, который взаимодействует с 1 моль оксида железа (III).

Объём газа вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $n$ – количество вещества, а $V_m$ – молярный объём газа. Примем, что водород находится при нормальных условиях (н.у.), тогда его молярный объём $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 3 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 67.2 \text{ л}$

Ответ: 67.2 л.

Вычислите количество вещества железа, которое при этом образуется.

По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $Fe$ равны $1:2$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(Fe)}{2}$

Отсюда, количество вещества железа:

$n(Fe) = 2 \cdot n(Fe_2O_3) = 2 \cdot 1 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

Ответ: 2 моль.

Сколько молекул воды при этом получается?

Сначала найдем количество вещества воды. По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $H_2O$ равны $1:3$.

$n(H_2O) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1 \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

Число молекул $N$ найдем по формуле $N = n \cdot N_A$, где $N_A$ – постоянная Авогадро, $N_A \approx 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.

$N(H_2O) = n(H_2O) \cdot N_A = 3 \text{ моль} \cdot 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 18.06 \cdot 10^{23} = 1.806 \cdot 10^{24}$

Ответ: $1.806 \cdot 10^{24}$ молекул.