Question

Какой объем воздуха потребуется для получения железной окалины - Fe3O4 при сжигании железа массой 100г, содержащего 15% примесей?

Answer 1

Дано:

m(техническогоFe)=100г.

m(примесей)=15%

Vm=22,4л./моль

--------------------------------

V(воздуха)-?

Решение:

1. Определим массу примесей:

m(примесей)=m( техническогоFe)xω%(примесей )÷100%  

m(примесей)=100г.×15%÷100%=15г.

2. Определим массу чистого  железа:  

m(Fe)=m(техническийFe) - m(примесей)

m(Fe)=100г. - 15г =85г.

3.Определим молярную массу железа  и его количество вещества в 85г.:  

M(Fe)=56г./моль

n₁(Fe)=m(Fe)÷M(Fe)=85г.÷56г./моль=1,5моль

4. Запишем уравнение реакции:

3Fe  + 2O₂ = Fe₃O₄

по уравнению реакции:

n(Fe)=3моль  n(O₂)=2моль  

по условию задачи:

n₁(Fe)=1,5моль  n₁(O₂)=1моль

5. Определим кислорода количеством вещества 1моль:

V(O₂)=n₁(O₂)xVm

V(O₂)=1моль

x22,4л./моль=22,4л.

6. Определим объем воздуха, принимая во внимание что кмчлорода в воздухе 21%:

V(воздуха) = 22,4л.х100%÷21%=106,6л.

5. Ответ: для получения железной окалины - Fe₃O₄ при сжигании железа массой 100г, содержащего 15% примесей потребуется 106,6л. воздуха.

Answer 2

Для рассчета объема воздуха, необходимого для получения железной окалины Fe3O4, нам нужно учитывать реакцию сжигания железа и пропорции состава соединения.

Сначала определим массу чистого железа в образце:

Масса чистого железа = Масса образца железа * (1 - Содержание примесей) Масса чистого железа = 100 г * (1 - 0.15) = 100 г * 0.85 = 85 г

Затем вычислим количество моль железа, используя его молярную массу. Молярная масса железа (Fe) равна приблизительно 55.85 г/моль.

Количество моль железа = Масса чистого железа / Молярная масса железа Количество моль железа = 85 г / 55.85 г/моль ≈ 1.52 моль

Теперь рассмотрим реакцию сжигания железа:

4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3

Из уравнения реакции видно, что для образования 2 молей Fe2O3 необходимо 3 моля O2. Но так как мы хотим получить Fe3O4, то количество молей O2, которое нам понадобится, будет половиной от необходимого для Fe2O3.

Количество молей O2 = 3 моль O2 / 2 = 1.5 моль O2

Теперь можем рассчитать массу кислорода, используя его молярную массу (приблизительно 16 г/моль):

Масса кислорода = Количество молей O2 * Молярная масса кислорода Масса кислорода = 1.5 моль * 16 г/моль ≈ 24 г

Таким образом, для получения железной окалины Fe3O4 при сжигании 100 г железа с содержанием 15% примесей, потребуется около 24 г воздуха.