Номер 5-28, страница 56 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-28. Вычислите массу железной окалины $Fe_3O_4$, которую можно получить при сгорании 140 г порошка железа.

Дано:

Масса порошка железа $m(Fe) = 140 \text{ г}$

Найти:

Массу железной окалины $m(Fe_3O_4)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения железа в кислороде с образованием железной окалины ($Fe_3O_4$) и расставим коэффициенты. Железная окалина является смешанным оксидом железа(II) и железа(III), ее формула $FeO \cdot Fe_2O_3$, или $Fe_3O_4$.

$3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4$

2. Рассчитаем молярные массы железа ($Fe$) и железной окалины ($Fe_3O_4$). Для этого используем относительные атомные массы элементов из периодической таблицы Д.И. Менделеева, округленные до целых чисел: $Ar(Fe) = 56$, $Ar(O) = 16$.

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

Молярная масса железной окалины:
$M(Fe_3O_4) = 3 \cdot Ar(Fe) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) железа, вступившего в реакцию, по формуле $n = m / M$:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{140 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 2,5 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества железной окалины. Соотношение количеств веществ железа и железной окалины соответствует их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Из уравнения следует, что из 3 моль железа ($Fe$) образуется 1 моль железной окалины ($Fe_3O_4$). Составим пропорцию:
$\frac{n(Fe)}{3} = \frac{n(Fe_3O_4)}{1}$

Отсюда найдем количество вещества железной окалины:
$n(Fe_3O_4) = \frac{n(Fe)}{3} = \frac{2,5 \text{ моль}}{3}$

5. Теперь вычислим массу железной окалины, которую можно получить, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(Fe_3O_4) = n(Fe_3O_4) \cdot M(Fe_3O_4) = \frac{2,5}{3} \text{ моль} \cdot 232 \text{ г/моль} = \frac{580}{3} \text{ г} \approx 193,33 \text{ г}$

Ответ: масса железной окалины, которую можно получить, составляет 193,33 г.