Номер 33, страница 54 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 6. Галогены и их соединения - номер 33, страница 54.

Условие.

33. Какой объём хлора (н. у.) необходим для взаимодействия без остатка с порошком железа массой 39,2 г?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{Fe}) = 39,2 \text{ г}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Для удобства химических расчетов, в которых молярная масса выражается в г/моль, будем использовать массу в граммах. Перевод в основную единицу СИ: $m(\text{Fe}) = 0,0392 \text{ кг}$.

Найти:

$V(\text{Cl}_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия порошка железа с газообразным хлором. Хлор является сильным окислителем, поэтому он окисляет железо до его высшей устойчивой степени окисления +3. В результате реакции образуется хлорид железа(III):

$2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{FeCl}_3$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) железа, содержащееся в 39,2 г. Молярная масса железа ($M(\text{Fe})$) составляет приблизительно 56 г/моль.

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{39,2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,7 \text{ моль}$

3. Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества хлора, которое необходимо для полного взаимодействия с полученным количеством железа. Из уравнения видно, что на 2 моль железа требуется 3 моль хлора.

Составим пропорцию:

$\frac{n(\text{Cl}_2)}{n(\text{Fe})} = \frac{3}{2}$

Отсюда находим количество вещества хлора:

$n(\text{Cl}_2) = \frac{3}{2} \cdot n(\text{Fe}) = 1,5 \cdot 0,7 \text{ моль} = 1,05 \text{ моль}$

4. Теперь можно рассчитать объем хлора при нормальных условиях (н. у.). При н. у. (температура 0 °C и давление 1 атм) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(\text{Cl}_2) = n(\text{Cl}_2) \cdot V_m = 1,05 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 23,52 \text{ л}$

Ответ: для полного взаимодействия с 39,2 г порошка железа необходимый объем хлора при нормальных условиях составляет 23,52 л.