Номер 12, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

12. Определите массу железа, которое можно получить восстановлением 480 г оксида железа(III), если выход продукта равен 75%.

Дано:

$m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 480 \text{ г}$

$\eta (\text{Fe}) = 75\% $

В системе СИ:

$m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 0.48 \text{ кг}$

$\eta (\text{Fe}) = 0.75$

Найти:

$m_{практ}(\text{Fe}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции восстановления оксида железа(III). В качестве восстановителя может выступать водород, угарный газ или углерод. Например, при восстановлении угарным газом (CO) реакция выглядит следующим образом:

$ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2 $

2. Рассчитаем молярные массы оксида железа(III) и железа. Используем относительные атомные массы из периодической таблицы: $Ar(\text{Fe}) \approx 56$, $Ar(\text{O}) \approx 16$.

Молярная масса оксида железа(III):

$ M(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 2 \cdot Ar(\text{Fe}) + 3 \cdot Ar(\text{O}) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160 \text{ г/моль} $

Молярная масса железа:

$ M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль} $

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида железа(III) массой 480 г:

$ n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{m(\text{Fe}_2\text{O}_3)}{M(\text{Fe}_2\text{O}_3)} = \frac{480 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль} $

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль оксида железа(III) образуется 2 моль железа. Определим теоретическое количество вещества железа, которое можно получить из 3 моль оксида железа(III):

$ n_{теор}(\text{Fe}) = 2 \cdot n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 2 \cdot 3 \text{ моль} = 6 \text{ моль} $

5. Рассчитаем теоретическую массу железа (массу, которая получилась бы при 100% выходе):

$ m_{теор}(\text{Fe}) = n_{теор}(\text{Fe}) \cdot M(\text{Fe}) = 6 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 336 \text{ г} $

6. Теперь вычислим практическую массу железа, зная, что выход продукта реакции составляет 75%. Практическая масса связана с теоретической через выход продукта ($\eta$):

$ m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta $

Подставим значения (выразив проценты в долях единицы, т.е. $75\% = 0.75$):

$ m_{практ}(\text{Fe}) = 336 \text{ г} \cdot 0.75 = 252 \text{ г} $

Ответ: масса железа, которое можно получить, составляет 252 г.