Номер 8-14, страница 98 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-14. Вычислите массу железа, которое следует растворить в соляной кислоте, чтобы полученным водородом можно было восстановить 8 г меди из оксида меди($\text{CuO}$).

Дано:

$m(\text{Cu}) = 8 \text{ г}$

В системе СИ масса меди составляет $0.008 \text{ кг}$.

Найти:

$m(\text{Fe}) - ?$

Решение:

Задача описывает два последовательных химических процесса. Сначала запишем уравнения соответствующих реакций.

1. Растворение железа в соляной кислоте с выделением водорода:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$

2. Восстановление меди из оксида меди(II) полученным водородом:

$CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$

Дальнейшие расчеты будем производить, используя молярные массы в г/моль, поэтому для удобства будем использовать массу в граммах.

Вычислим количество вещества (в молях) меди, полученной в результате второй реакции. Молярная масса меди $M(\text{Cu})$ приблизительно равна 64 г/моль.

$n(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{M(\text{Cu})} = \frac{8 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.125 \text{ моль}$

Из уравнения второй реакции ($CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$) следует, что для получения 1 моль меди требуется 1 моль водорода. Таким образом, их количества веществ равны.

$n(\text{H}_2) = n(\text{Cu}) = 0.125 \text{ моль}$

Теперь, зная необходимое количество водорода, обратимся к первому уравнению ($Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$). Из него видно, что для получения 1 моль водорода требуется 1 моль железа.

$n(\text{Fe}) = n(\text{H}_2) = 0.125 \text{ моль}$

Наконец, зная количество вещества железа, мы можем рассчитать его массу. Молярная масса железа $M(\text{Fe})$ приблизительно равна 56 г/моль.

$m(\text{Fe}) = n(\text{Fe}) \cdot M(\text{Fe}) = 0.125 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 7 \text{ г}$

Ответ: 7 г.