Вопрос школьника
Какой объем водорода (при н.у.) израсходуется для полного восстановления 28 кг железа из оксида железа (III) ?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции восстановления оксида железа (III) водородом:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
Из уравнения видно, что для восстановления одной молекулы Fe2O3 требуется три молекулы водорода. Также известно, что масса молекулы Fe2O3 равна 160 г/моль, а масса молекулы водорода равна 2 г/моль.
Таким образом, для восстановления 1 моля Fe2O3 требуется 3 моля водорода. Для восстановления 28 кг Fe2O3 необходимо определить количество молей этого вещества:
n = m/M = 28000 г / 160 г/моль = 175 моль
Следовательно, для восстановления 28 кг Fe2O3 требуется 3 раза больше молей водорода:
n(H2) = 3n = 525 моль
Для определения объема водорода при н.у. необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа в Кельвинах, P — давление газа.
При н.у. (нормальных условиях) температура и давление равны 273 К и 1 атм соответственно. Значение универсальной газовой постоянной R равно 0,0821 л*атм/(моль*К).
Таким образом, для определения объема водорода необходимо подставить известные значения в уравнение:
V(H2) = n(H2)RT/P = 525 моль * 0,0821 л*атм/(моль*К) * 273 К / 1 атм = 11 400 л
Ответ: Для полного восстановления 28 кг железа из оксида железа (III) требуется израсходовать 525 моль водорода при н.у., что соответствует объему 11 400 л.
