Номер 3, страница 55, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. Определите массу хлорида железа (III), полученную при взаимодействии 22,5 г железа и 15,68 л хлора (н.у.).

Ответ: 65 г.

Дано:

m(Fe) = 22,5 г

V(Cl₂) = 15,68 л (н.у.)

Найти:

m(FeCl₃) – ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции взаимодействия железа с хлором. При этой реакции образуется хлорид железа(III):

$$ 2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3 $$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продуктов, которые нам понадобятся. Будем использовать округленные значения атомных масс из периодической таблицы: Ar(Fe) ≈ 56, Ar(Cl) ≈ 35,5.

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

Молярная масса хлорида железа(III): $M(FeCl_3) = M(Fe) + 3 \cdot M(Cl) = 56 + 3 \cdot 35,5 = 162,5 \text{ г/моль}$.

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

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ.

Количество вещества железа (Fe):

$$ n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{22,5 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0,4018 \text{ моль} $$

Количество вещества хлора (Cl₂):

$$ n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{15,68 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,7 \text{ моль} $$

4. Так как даны количества обоих реагентов, необходимо определить, какой из них находится в недостатке, так как именно он полностью прореагирует и определит массу продукта. Сравним мольные соотношения реагентов по уравнению реакции (2 моль Fe на 3 моль Cl₂).

Рассчитаем, какое количество хлора необходимо для реакции со всем имеющимся железом:

$$ n_{необх}(Cl_2) = n(Fe) \cdot \frac{3}{2} = 0,4018 \text{ моль} \cdot 1,5 \approx 0,6027 \text{ моль} $$

Поскольку у нас есть 0,7 моль хлора, что больше, чем необходимое количество ($0,7 \text{ моль} > 0,6027 \text{ моль}$), хлор находится в избытке, а железо является лимитирующим реагентом. Расчет продукта реакции будем вести по количеству железа.

5. По уравнению реакции из 2 моль железа образуется 2 моль хлорида железа(III). Следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:1.

$$ n(FeCl_3) = n(Fe) \approx 0,4018 \text{ моль} $$

6. Теперь можно рассчитать массу хлорида железа(III), которая образуется в результате реакции. Для большей точности используем не округленное на промежуточном этапе значение количества вещества железа ($n(Fe) = 22,5/56$ моль).

$$ m(FeCl_3) = n(FeCl_3) \cdot M(FeCl_3) = \frac{22,5}{56} \text{ моль} \cdot 162,5 \text{ г/моль} \approx 65,29 \text{ г} $$

Полученный результат, округленный до целого числа, соответствует ответу, приведенному в условии.

Ответ: 65 г.