Вопрос: Какова масса алюминия, которую необходимо растворить в разбавленной серной кислоте, чтобы полученный водород смог восстановить 16 г железа из железной окалины Fe3O4?

Химия 11 класс Реакции восстановления и окисления масса алюминия растворение алюминия разбавленная серная кислота восстановление железа водород железная окалина Fe3O4 химические реакции стехиометрия 11 класс химия Новый

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть химические реакции, происходящие в процессе восстановления железа и реакции алюминия с серной кислотой.

Шаг 1: Определение количества вещества железа

Сначала найдем, сколько молей железа требуется для восстановления 16 г железа. Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 56 г/моль.

• Количество вещества (n) = масса (m) / молярная масса (M).
• n(Fe) = 16 г / 56 г/моль ≈ 0.286 моль.

Шаг 2: Уравнение реакции восстановления

Для восстановления окалины железа (Fe3O4) до металлического железа (Fe) необходимо учитывать, что 1 моль Fe3O4 восстанавливается до 3 моль Fe. Таким образом, 0.286 моль Fe соответствует:

• 0.286 моль Fe * (1 моль Fe3O4 / 3 моль Fe) = 0.0953 моль Fe3O4.

Шаг 3: Уравнение реакции алюминия с серной кислотой

Реакция алюминия (Al) с разбавленной серной кислотой (H2SO4) протекает по следующему уравнению:

• 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑.

Из уравнения видно, что 2 моль алюминия дают 3 моль водорода (H2).

Шаг 4: Определение необходимого количества водорода

Каждый моль водорода восстанавливает 1 моль железа. Таким образом, для восстановления 0.286 моль Fe потребуется 0.286 моль H2.

Шаг 5: Определение количества алюминия

Согласно уравнению реакции, для получения 0.286 моль водорода необходимо:

• 0.286 моль H2 * (2 моль Al / 3 моль H2) = 0.191 моль Al.

Шаг 6: Расчет массы алюминия

Молярная масса алюминия (Al) составляет примерно 27 г/моль. Теперь мы можем найти массу алюминия:

• m(Al) = n(Al) * M(Al) = 0.191 моль * 27 г/моль ≈ 5.157 г.

Ответ: Для восстановления 16 г железа из железной окалины Fe3O4 необходимо растворить примерно 5.16 г алюминия в разбавленной серной кислоте.