8-12. Вычислите массу и объем (н.у.) водорода, который потребуется для восстановления 140 г железа из оксида железа (III). Рассчитайте массу оксида железа (III), который потребуется для реакции.

Для решения этой задачи необходимо знать химическую формулу оксида железа (III). Оксид железа (III) — это Fe₂O₃.

Уравнение реакции восстановления оксида железа (III) водородом выглядит следующим образом:

$$Fe_2O_3 + 3H_2 ightarrow 2Fe + 3H_2O$$

Сначала рассчитаем количество вещества железа, полученного в результате реакции:

$$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{140 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 2.5 \text{ моль}$$

Из уравнения реакции видно, что 2 моль железа образуются из 1 моль оксида железа (III). Следовательно, количество вещества оксида железа (III), необходимого для получения 2.5 моль железа, составляет:

$$n(Fe_2O_3) = \frac{1}{2} n(Fe) = \frac{1}{2} \cdot 2.5 \text{ моль} = 1.25 \text{ моль}$$

Теперь рассчитаем массу оксида железа (III):

$$m(Fe_2O_3) = n(Fe_2O_3) \cdot M(Fe_2O_3) = 1.25 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 200 \text{ г}$$

Из уравнения реакции видно, что для восстановления 1 моль Fe₂O₃ требуется 3 моль H₂. Значит, для восстановления 1,25 моль Fe₂O₃ потребуется:

$$n(H_2) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1.25 \text{ моль} = 3.75 \text{ моль}$$

Объем водорода при нормальных условиях (н.у.) рассчитывается следующим образом:

$$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 3.75 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 84 \text{ л}$$

Ответ: Масса оксида железа (III), необходимого для реакции, составляет 200 г. Объем водорода, необходимого для восстановления, составляет 84 л.