Номер 37, 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 37, страница 54.

Условие.

37. 16,8 г железа сожгли в 6,72 л хлора (н. у.). Рассчитайте массу образовавшегося хлорида железа.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Fe) = 16,8 \text{ г}$
$V(Cl_2) = 6,72 \text{ л}$ (н. у. - нормальные условия)

Найти:

$m(FeCl_3) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции горения железа в хлоре. Хлор является сильным окислителем, поэтому он окисляет железо до степени окисления +3. В результате реакции образуется хлорид железа(III).

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

2. Далее необходимо рассчитать количество вещества (в молях) для каждого из реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке.

Молярная масса железа (Fe) составляет примерно $56 \text{ г/моль}$.

Количество вещества железа:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{16,8 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

3. Теперь определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, на 2 моль железа требуется 3 моль хлора. Сравним стехиометрическое соотношение с фактическим.

По уравнению: $\frac{n(Fe)}{n(Cl_2)} = \frac{2}{3} \approx 0,67$

По данным задачи: $\frac{n(Fe)}{n(Cl_2)} = \frac{0,3 \text{ моль}}{0,3 \text{ моль}} = 1$

Поскольку фактическое соотношение (1) больше стехиометрического (0,67), это означает, что железо находится в избытке, а хлор — в недостатке. Следовательно, расчет продукта реакции нужно вести по хлору.

4. Рассчитаем количество вещества образовавшегося хлорида железа(III) ($FeCl_3$) на основе количества вещества лимитирующего реагента ($Cl_2$).

Из уравнения реакции видно, что из 3 моль $Cl_2$ образуется 2 моль $FeCl_3$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Cl_2)}{3} = \frac{n(FeCl_3)}{2}$

Выразим отсюда количество вещества хлорида железа(III):

$n(FeCl_3) = \frac{2}{3} \cdot n(Cl_2) = \frac{2}{3} \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

5. Наконец, рассчитаем массу образовавшегося хлорида железа(III).

Найдем молярную массу $FeCl_3$ (используя атомные массы $Fe \approx 56$ и $Cl \approx 35,5$):

$M(FeCl_3) = M(Fe) + 3 \cdot M(Cl) = 56 + 3 \cdot 35,5 = 56 + 106,5 = 162,5 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу продукта:

$m(FeCl_3) = n(FeCl_3) \cdot M(FeCl_3) = 0,2 \text{ моль} \cdot 162,5 \text{ г/моль} = 32,5 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося хлорида железа составляет 32,5 г.