Смесь углерода массой 22,4 г и оксида железа(3) массой 122 г была нагрета до окончания реакции. Какова масса полученного железа и объем выделившегося углекислого газа?

Химия 11 класс Реакции горения и взаимодействия металлов с оксидами реакция углерода и оксида железа масса полученного железа объем углекислого газа химические реакции стехиометрия закон сохранения массы химические уравнения углерод и железо расчет массы и объема Новый

Для решения этой задачи нам нужно сначала определить, какие реакции происходят между углеродом и оксидом железа (III) (Fe2O3). Углерод в данной реакции будет восстанавливать оксид железа, и в результате реакции образуется железо и углекислый газ.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO2

Теперь давайте выполним шаги для нахождения массы полученного железа и объема углекислого газа.

Шаг 1: Найдем количество вещества оксида железа (III).

• Молярная масса Fe2O3 = 2 * 55,85 (Fe) + 3 * 16 (O) = 159,7 г/моль.
• Количество вещества оксида железа (n(Fe2O3)) = масса / молярная масса = 122 г / 159,7 г/моль ≈ 0,764 моль.

Шаг 2: Найдем количество вещества углерода.

• Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
• Количество вещества углерода (n(C)) = 22,4 г / 12 г/моль ≈ 1,867 моль.

Шаг 3: Определим, какой реагент является лимитирующим.

• Согласно уравнению реакции, на 1 моль Fe2O3 требуется 3 моль C.
• Следовательно, для 0,764 моль Fe2O3 потребуется 0,764 * 3 = 2,292 моль C.
• Поскольку у нас есть 1,867 моль C, то углерод является лимитирующим реагентом.

Шаг 4: Найдем массу полученного железа.

• Согласно уравнению, 3 моль C дают 2 моль Fe.
• Следовательно, 1,867 моль C дадут (2/3) * 1,867 ≈ 1,245 моль Fe.
• Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль.
• Масса железа = n(Fe) * молярная масса = 1,245 моль * 55,85 г/моль ≈ 69,5 г.

Шаг 5: Найдем объем выделившегося углекислого газа.

• Согласно уравнению, 3 моль C дают 3 моль CO2.
• Следовательно, 1,867 моль C дадут такое же количество моль CO2, то есть 1,867 моль CO2.
• При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
• Объем CO2 = n(CO2) * 22,4 л/моль = 1,867 моль * 22,4 л/моль ≈ 41,9 л.

Ответ: Масса полученного железа составляет примерно 69,5 г, а объем выделившегося углекислого газа составляет примерно 41,9 л.