Номер 5.28, страница 71, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.28. По термохимическому уравнению реакции

$3\text{Fe}(\text{тв}) + 2\text{O}_2(\text{г}) = \text{Fe}_3\text{O}_4(\text{тв}) + 1116 \text{ кДж}$

вычислите количество теплоты, выделившейся при сжигании 1 кг железа, содержащего 6% примеси.

Дано:

Термохимическое уравнение: $3\text{Fe(тв)} + 2\text{O}_2\text{(г)} = \text{Fe}_3\text{O}_4\text{(тв)} + 1116 \text{ кДж}$

Масса образца железа, $m_{\text{образца}} = 1 \text{ кг}$

Массовая доля примесей, $w_{\text{примесей}} = 6\% = 0.06$

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

Найти:

Количество теплоты, $Q$ — ?

Решение:

1. Сначала определим массу чистого железа в образце. Примеси составляют 6%, следовательно, массовая доля чистого железа равна:

$w(\text{Fe}) = 100\% - 6\% = 94\% = 0.94$

Теперь можем рассчитать массу чистого железа, которое вступит в реакцию:

$m(\text{Fe}) = m_{\text{образца}} \times w(\text{Fe}) = 1 \text{ кг} \times 0.94 = 0.94 \text{ кг}$

2. Для дальнейших расчетов с использованием молярной массы, переведем массу железа в граммы:

$m(\text{Fe}) = 0.94 \text{ кг} \times 1000 \frac{\text{г}}{\text{кг}} = 940 \text{ г}$

Вычислим количество вещества (число моль) чистого железа:

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{940 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 16.786 \text{ моль}$

3. Составим пропорцию на основе данных из термохимического уравнения. Согласно уравнению, при сгорании 3 моль железа выделяется 1116 кДж теплоты. Рассчитаем, сколько теплоты ($Q$) выделится при сгорании $16.786 \text{ моль}$ железа.

Пропорция выглядит следующим образом:

При сгорании $3 \text{ моль Fe}$ выделяется $1116 \text{ кДж}$ теплоты.

При сгорании $16.786 \text{ моль Fe}$ выделяется $Q \text{ кДж}$ теплоты.

$\frac{3 \text{ моль}}{16.786 \text{ моль}} = \frac{1116 \text{ кДж}}{Q}$

4. Решим пропорцию и найдем $Q$:

$Q = \frac{16.786 \text{ моль} \times 1116 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} \approx 6244.3 \text{ кДж}$

Ответ: количество теплоты, выделившейся при сжигании 1 кг железа, содержащего 6% примесей, составляет 6244,3 кДж.