Номер 8-42, страница 100 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-42. Вычислите массу порошка железа, который необходимо сжечь в хлоре для получения 130 г хлорида железа(III). Рассчитайте массу и объем хлора (н.у.), который потребуется для получения такой порции продукта.

Дано:

$m(FeCl_3) = 130 \text{ г}$

Условия для хлора - нормальные (н.у.)

$m(FeCl_3) = 130 \text{ г} = 0.130 \text{ кг}$

Найти:

$m(Fe) - ?$

$m(Cl_2) - ?$

$V(Cl_2) - ?$

Решение:

Для удобства дальнейших расчетов будем использовать массу в граммах, так как молярные массы принято выражать в г/моль.

1. Составим уравнение реакции горения железа в хлоре. При взаимодействии железа с таким сильным окислителем, как хлор, образуется соль железа(III) - хлорид железа(III):

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции, используя значения относительных атомных масс из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева ($Ar(Fe) \approx 56$; $Ar(Cl) \approx 35.5$):

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

Молярная масса хлора ($Cl_2$): $M(Cl_2) = 2 \times 35.5 = 71 \text{ г/моль}$.

Молярная масса хлорида железа(III) ($FeCl_3$): $M(FeCl_3) = M(Fe) + 3 \times M(Cl) = 56 + 3 \times 35.5 = 162.5 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (моль) хлорида железа(III) массой 130 г по формуле $n = m/M$:

$n(FeCl_3) = \frac{m(FeCl_3)}{M(FeCl_3)} = \frac{130 \text{ г}}{162.5 \text{ г/моль}} = 0.8 \text{ моль}$.

4. По уравнению реакции определим количество вещества железа и хлора, необходимых для получения 0.8 моль продукта. Стехиометрические коэффициенты в уравнении показывают мольные соотношения реагентов и продуктов:

$n(Fe) : n(Cl_2) : n(FeCl_3) = 2 : 3 : 2$

Из соотношения $n(Fe) : n(FeCl_3) = 2 : 2$, следует что $n(Fe) = n(FeCl_3) = 0.8 \text{ моль}$.

Из соотношения $n(Cl_2) : n(FeCl_3) = 3 : 2$, следует что $n(Cl_2) = \frac{3}{2} \times n(FeCl_3) = \frac{3}{2} \times 0.8 \text{ моль} = 1.2 \text{ моль}$.

5. Вычислим массу железа, необходимую для реакции, по формуле $m = n \times M$:

$m(Fe) = n(Fe) \times M(Fe) = 0.8 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} = 44.8 \text{ г}$.

6. Аналогично вычислим массу хлора:

$m(Cl_2) = n(Cl_2) \times M(Cl_2) = 1.2 \text{ моль} \times 71 \text{ г/моль} = 85.2 \text{ г}$.

7. Рассчитаем объем хлора, который занимает 1.2 моль газа при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем любого газа при н.у. ($V_m$) составляет 22.4 л/моль. Используем формулу $V = n \times V_m$:

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \times V_m = 1.2 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 26.88 \text{ л}$.

Ответ:

• масса порошка железа: $44.8 \text{ г}$;
• масса хлора: $85.2 \text{ г}$;
• объем хлора (н.у.): $26.88 \text{ л}$.