8-9. Вычислите массу железа и массу воды, которые потребуются для получения 179,2 л (н.у.) водорода по методу Лавуазье. Рассчитайте массу железной окалины, которая образуется в ходе реакции.

Метод Лавуазье - это взаимодействие железа с водой при высокой температуре с образованием водорода и железной окалины:

$$\ce{3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2}$$

1. Найдем количество вещества водорода:

$$
u(\ce{H2}) = \frac{V(\ce{H2})}{V_m} = \frac{179.2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 8 \text{ моль}$$

2. По уравнению реакции, количество вещества железа составляет 3/4 от количества вещества водорода:

$$
u(\ce{Fe}) = \frac{3}{4}
u(\ce{H2}) = \frac{3}{4} \cdot 8 \text{ моль} = 6 \text{ моль}$$

3. Найдем массу железа:

$$m(\ce{Fe}) =
u(\ce{Fe}) \cdot M(\ce{Fe}) = 6 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 336 \text{ г}$$

4. По уравнению реакции, количество вещества воды составляет то же, что и количество вещества водорода:

$$
u(\ce{H2O}) =
u(\ce{H2}) = 8 \text{ моль}$$

5. Найдем массу воды:

$$m(\ce{H2O}) =
u(\ce{H2O}) \cdot M(\ce{H2O}) = 8 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 144 \text{ г}$$

6. По уравнению реакции, количество вещества железной окалины составляет 1/4 от количества вещества водорода:

$$
u(\ce{Fe3O4}) = \frac{1}{4}
u(\ce{H2}) = \frac{1}{4} \cdot 8 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$$

7. Найдем массу железной окалины:

$$M(\ce{Fe3O4}) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232 \text{ г/моль}$$ $$m(\ce{Fe3O4}) =
u(\ce{Fe3O4}) \cdot M(\ce{Fe3O4}) = 2 \text{ моль} \cdot 232 \text{ г/моль} = 464 \text{ г}$$

Ответ: 336 г, 144 г, 464 г