Номер 3, страница 154 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

3. В реакции оксида железа (III) и оксида углерода (II) получено 11,2 г железа, практический выход 80%. Найдите массу оксида железа (III).

Дано:

$m_{практ}(Fe) = 11.2 \text{ г}$ (масса практически полученного железа)

$\eta = 80\% = 0.8$ (практический выход)

Перевод в СИ:

$m_{практ}(Fe) = 11.2 \text{ г} = 0.0112 \text{ кг}$

Найти:

$m(Fe_2O_3) - ?$ (массу оксида железа (III))

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа (III) оксидом углерода (II) (угарным газом):

$Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$

2. Практический выход продукта ($\eta$) определяется как отношение практически полученной массы ($m_{практ}$) к теоретически возможной массе ($m_{теор}$).

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$

Из этой формулы мы можем найти теоретическую массу железа, которая должна была бы получиться при 100% выходе реакции.

$m_{теор}(Fe) = \frac{m_{практ}(Fe)}{\eta} = \frac{11.2 \text{ г}}{0.8} = 14 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы железа ($Fe$) и оксида железа (III) ($Fe_2O_3$), используя периодическую таблицу химических элементов.

$M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$

$M(Fe_2O_3) = 2 \cdot M(Fe) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) теоретически полученного железа.

$\nu(Fe) = \frac{m_{теор}(Fe)}{M(Fe)} = \frac{14 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль $Fe_2O_3$ образуется 2 моль $Fe$. Найдем количество вещества оксида железа (III), необходимое для получения 0.25 моль железа.

$\nu(Fe_2O_3) = \frac{1}{2} \nu(Fe) = \frac{1}{2} \cdot 0.25 \text{ моль} = 0.125 \text{ моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу оксида железа (III), которая вступила в реакцию, зная его количество вещества и молярную массу.

$m(Fe_2O_3) = \nu(Fe_2O_3) \cdot M(Fe_2O_3) = 0.125 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 20 \text{ г}$

Ответ: для получения 11.2 г железа с выходом 80% потребовалось 20 г оксида железа (III).