Question

Обчисліть: а) об'єм (м³) водню (н. у.), який витратиться на відновлення залізної ожарини масою 1 т, та масу (т) заліза, яке утвориться внаслідок цієї реакції, якщо його відносний вихід становить 94 %; б) масу (г) міді, яку можна відновити з купрум(11) оксиду масою 40 г вуглецем масою 36 г, якщо відносний вихід металу становить 90%.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

а) Для відновлення залізної руди використовується реакція:

Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O

Мольна маса Fe2O3 = 2 * (55.85 г/моль) + 3 * (16.00 г/моль) = 159.70 г/моль

Маса залізної руди, яка використовується = 1 т = 1000 кг = 1000000 г

Кількість молей Fe2O3 = маса / мольна маса = 1000000 г / 159.70 г/моль = 6262.89 моль

Згідно з реакцією, 3 молі водню реагують з 1 моллю Fe2O3, отже, кількість молей водню = 3 * 6262.89 моль = 18788.67 моль

Об'єм водню (н. у.) можна обчислити за ідеальним газовим законом:

V = n * Vm,

де n - кількість молей, Vm - молярний об'єм при нормальних умовах (22.4 л/моль)

Об'єм водню (н. у.) = 18788.67 моль * 22.4 л/моль = 420177.49 л

б) Для відновлення купрум(II) оксиду використовується реакція:

CuO + C -> Cu + CO

Мольна маса CuO = 63.55 г/моль + 16.00 г/моль = 79.55 г/моль

Маса CuO = 40 г

Кількість молей CuO = маса / мольна маса = 40 г / 79.55 г/моль = 0.5025 моль

Згідно з реакцією, 1 моль міді утворюється з 1 моля CuO, отже, кількість молей міді = 0.5025 моль

Маса міді, яка утвориться = кількість молей * мольна маса міді = 0.5025 моль * 63.55 г/моль = 31.90 г

Однак, враховуючи відносний вихід металу 90%, масу міді можна обчислити як 90% від 31.90 г:

Маса міді = 0.90 * 31.90 г = 28.71 г

Отже, відповіді:

а) Об'єм водн

Answer 2

а) Спочатку обчислимо кількість заліза, яке утвориться внаслідок відновлення залізної ожарини (Fe2O3). Залізо в залізній ожарині має масову частку 70%, тобто 70% з маси 1 т (1000 кг):

Маса заліза = 0.70 * 1000 кг = 700 кг

Тепер обчислимо, скільки молекул заліза (Fe) міститься в 700 кг заліза. Для цього використаємо масу атомів заліза в одному молі:

Маса молекули Fe = 55.85 г/моль

Тепер обчислимо кількість молей заліза:

Кількість молей = Маса / Маса молекули = 700 кг / 55.85 г/моль = 12549.78 моль

За реакцією відновлення Fe2O3 утворюється одна моль заліза з одного моля залізної ожарини, тобто витратиться стільки молей водню, скільки молей залізної ожарини:

Кількість молей водню = 12549.78 моль

Тепер ми можемо обчислити об'єм водню за умов нормальних умов (н.у.) за рівнянням стану ідеального газу:

PV = nRT

де P - тиск (стандартний тиск дорівнює 1 атмосфері), V - об'єм, n - кількість молей, R - газова стала, T - температура (стандартна температура дорівнює 273 К).

Температура за стандартних умов (н.у.) дорівнює 273 К. Газова стала R дорівнює 8.314 Дж/(моль·К).

V = (nRT) / P V = (12549.78 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 273 К) / (1 атмосфера * 101.3 кПа/атмосфера)

V = 223758.63 л (літрів)

Отже, об'єм водню, який витратиться на відновлення 1 тонни залізної ожарини, дорівнює приблизно 223758.63 л (літрів).

б) Маса міді (Cu), яку можна відновити з купрум(II) оксиду (CuO), визначається за допомогою відносного вихіду металу:

Маса міді = Вихід міді * Маса CuO

Вихід міді становить 90%, а маса CuO дорівнює 40 г. Тепер обчислимо масу міді:

Вихід міді = 90% = 0.90 Маса CuO = 40 г

Маса міді = 0.90 * 40 г = 36 г

Отже, можна відновити 36 г міді з 40 г купрум(II) оксиду.