Смесь оксидов железа (II) и железа (III) массой 15,2 г была полностью восстановлена водородом, в результате чего образовалось 4,5 г воды. Каковы массы (г) оксидов в этой смеси?

• A) 8
• B) 10
• C) 5,2
• D) 7,2
• E) 4
• F) 3,6

Химия Университет Химические реакции восстановления и состав смесей оксиды железа восстановление водородом масса смеси химия расчет массы оксидов химические реакции задачи по химии Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения массы и уравнения химических реакций. Давайте по шагам разберем, как найти массы оксидов железа (II) и железа (III) в данной смеси.

Шаг 1: Определение реакции восстановления

Оксиды железа (II) и (III) можно обозначить как FeO и Fe2O3 соответственно. При восстановлении водородом они реагируют следующим образом:

• FeO + H2 → Fe + H2O
• Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Шаг 2: Определение массы водорода, необходимого для реакции

Из условия задачи известно, что в результате реакции образовалось 4,5 г воды. Мы можем использовать массу воды для определения массы водорода, который был использован в реакции.

Молярная масса воды (H2O) составляет 18 г/моль. Мы можем найти количество молей воды:

• Количество молей H2O = 4,5 г / 18 г/моль = 0,25 моль

Теперь определим, сколько молей водорода было использовано:

• 1 моль H2 дает 1 моль H2O, значит, 0,25 моль H2O требует 0,25 моль H2.

Молярная масса водорода (H2) составляет 2 г/моль, поэтому масса водорода:

• Масса H2 = 0,25 моль * 2 г/моль = 0,5 г.

Шаг 3: Определение массы оксидов в смеси

Теперь мы знаем, что 15,2 г смеси оксидов железа (II) и (III) были восстановлены, и 0,5 г водорода использовалось для восстановления. Следовательно, масса оксидов, которые были в смеси, равна:

• Масса оксидов = 15,2 г - 0,5 г = 14,7 г.

Шаг 4: Определение массы каждого оксида

Теперь нам нужно установить, какова доля каждого оксида в смеси. Обозначим массу оксида железа (II) как x, тогда масса оксида железа (III) будет равна (15,2 г - x).

Из уравнений реакции мы можем установить соотношение:

• Для FeO: 1 моль FeO дает 1 моль H2O. Молярная масса FeO = 72 г/моль.
• Для Fe2O3: 1 моль Fe2O3 дает 3 моль H2O. Молярная масса Fe2O3 = 160 г/моль.

Теперь составим уравнение для массы воды:

• (x / 72) + ((15,2 - x) / 160) * 3 = 0,25.

Шаг 5: Решение уравнения

Теперь мы можем решить это уравнение для нахождения x:

• x / 72 + (15,2 - x) * 3 / 160 = 0,25
• Умножим всё на 1440 (наименьшее общее кратное 72 и 160):
• 20x + 27(15,2 - x) = 360
• 20x + 410,4 - 27x = 360
• -7x = -50,4
• x = 7,2 г.

Таким образом, масса оксида железа (II) составляет 7,2 г. Теперь найдем массу оксида железа (III):

• 15,2 г - 7,2 г = 8 г.

Ответ:

Массы оксидов в смеси: оксид железа (II) - 7,2 г, оксид железа (III) - 8 г.