Объем кислорода для сгорания железного порошка
Рассчитайте объем (н. у.) кислорода, который был израсходован в результате сгорания железного порошка: а) массой 3,36 г; б) объемом 16,8 см3. Плотность железа примите равной 7,9 г/см3. Вычислите массу железной окалины, которая образуется в результате реакции.
Дано
а)
`m(Fe) = 3.36 text{ г}`
б)
`V(Fe) = 16.8 text{ см}^3`
`ρ(Fe) = 7.9 text{ г/см}^3`
Найти
а)
`V(O_2) = text{ ?}`
`m(Fe_3O_4) = text{ ?}`
б)
`V(O_2) = text{ ?}`
`m(Fe_3O_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции горения железа с образованием железной окалины:
`3Fe + 2O_2 = Fe_3O_4`
а)
Найдём количество вещества железа:
`n(Fe) = (m(Fe))/(M(Fe)) = 3.36/56 = 0.06 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества кислорода в 2/3 раза меньше количества железа:
`n(O_2) = (2*n(Fe))/3 = (2*0.06)/3 = 0.04 text{ моль}`
Найдём объём кислорода при н.у.:
`V(O_2) = n(O_2)*V_m = 0.04*22.4 = 0.896 text{ л}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества железной окалины в 3 раза меньше количества железа:
`n(Fe_3O_4) = (n(Fe))/3 = 0.06/3 = 0.02 text{ моль}`
Найдём массу железной окалины:
`m(Fe_3O_4) = n(Fe_3O_4)*M(Fe_3O_4) = 0.02*232 = 4.64 text{ г}`
б)
Найдём массу железа:
`m(Fe) = ρ(Fe)*V(Fe) = 7.9*16.8 = 132.7 text{ г}`
Найдём количество вещества железа:
`n(Fe) = (m(Fe))/(M(Fe)) = 132.7/56 = 2.37 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества кислорода в 2/3 раза меньше количества железа:
`n(O_2) = (2*n(Fe))/3 = (2*2.37)/3 = 1.58 text{ моль}`
Найдём объём кислорода при н.у.:
`V(O_2) = n(O_2)*V_m = 1.58*22.4 = 35.39 text{ л}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества железной окалины в 3 раза меньше количества железа:
`n(Fe_3O_4) = (n(Fe))/3 = 2.37/3 = 0.79 text{ моль}`
Найдём массу железной окалины:
`m(Fe_3O_4) = n(Fe_3O_4)*M(Fe_3O_4) = 0.79*232 = 183.3 text{ г}`
Ответ
а)
`V(O_2) = 0.896 text{ л}`
`m(Fe_3O_4) = 4.64 text{ г}`
б)
`V(O_2) = 35.39 text{ л}`
`m(Fe_3O_4) = 183.3 text{ г}`