Номер 2-26, страница 27 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

2-26. В реакцию, протекающую по схеме:

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

вступил водород количеством вещества 4,5 моль. Рассчитайте количества веществ — продуктов реакции. Какое количество вещества $Fe_2O_3$ может прореагировать с указанным количеством вещества водорода? (Не забудьте поставить коэффициенты в уравнении реакции.)

Дано:

$n(H_2) = 4,5 \text{ моль}$

Найти:

$n(Fe) - ?$

$n(H_2O) - ?$

$n(Fe_2O_3) - ?$

Решение:

1. Первым шагом необходимо составить и уравнять уравнение химической реакции. Исходная схема:

$Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow Fe + H_2O$

Для соблюдения закона сохранения массы уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения, расставив стехиометрические коэффициенты.

• Слева 2 атома железа (Fe), значит, справа перед Fe ставим коэффициент 2.

  $Fe_2O_3 + H_2 \rightarrow 2Fe + H_2O$

• Слева 3 атома кислорода (O), значит, справа перед водой $H_2O$ ставим коэффициент 3.

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

• Теперь справа 6 атомов водорода (H) ($3 \times 2$), значит, слева перед водородом $H_2$ ставим коэффициент 3.

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

Итоговое сбалансированное уравнение реакции:

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

2. Уравнение показывает молярные соотношения реагентов и продуктов: 1 моль оксида железа(III) реагирует с 3 моль водорода, в результате чего образуется 2 моль железа и 3 моль воды. Соотношение количеств веществ ($n$) равно соотношению их коэффициентов в уравнении:

$\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2)}{3} = \frac{n(Fe)}{2} = \frac{n(H_2O)}{3}$

3. По условию задачи дано количество вещества водорода $n(H_2) = 4,5 \text{ моль}$. Используя это значение и пропорции из уравнения реакции, рассчитаем искомые величины.

Рассчитайте количества веществ — продуктов реакции.

Продуктами реакции являются железо (Fe) и вода ($H_2O$).

а) Рассчитаем количество вещества железа $n(Fe)$. Из пропорции $\frac{n(H_2)}{3} = \frac{n(Fe)}{2}$ выразим $n(Fe)$:

$n(Fe) = \frac{2 \times n(H_2)}{3} = \frac{2 \times 4,5 \text{ моль}}{3} = \frac{9}{3} \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

б) Рассчитаем количество вещества воды $n(H_2O)$. Из пропорции $\frac{n(H_2)}{3} = \frac{n(H_2O)}{3}$ следует:

$n(H_2O) = n(H_2) = 4,5 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества железа (Fe) равно 3 моль, количество вещества воды ($H_2O$) равно 4,5 моль.

Какое количество вещества Fe₂O₃ может прореагировать с указанным количеством вещества водорода?

Рассчитаем количество вещества оксида железа(III) $n(Fe_2O_3)$, необходимое для реакции. Из пропорции $\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2)}{3}$ выразим $n(Fe_2O_3)$:

$n(Fe_2O_3) = \frac{n(H_2)}{3} = \frac{4,5 \text{ моль}}{3} = 1,5 \text{ моль}$

Ответ: с 4,5 моль водорода может прореагировать 1,5 моль оксида железа(III) ($Fe_2O_3$).