Question

Обчисліть масу заліза, яке можна одержати, використавши для реакції ферум(II, III) оксид Fe₃O₄ масою 348 кг і водень об’ємом 134,4 м3. Укажіть масу речовини, узятої в надлишку.

Answer 1

Відповідь:

m(Fe) = n(Fe) × M(Fe) = 4509.6 моль × 55.845 г/моль = 252.2 кг

Пояснення:

Реакція між Fe₃O₄ та воднем має наступний балансований хімічний склад:

Fe₃O₄ + 4H₂ → 3Fe + 4H₂O

n(Fe₃O₄) = m(Fe₃O₄) / M(Fe₃O₄)

n(Fe₃O₄) = 348000 г / 231.5 г/моль = 1503.2 моль Fe₃O₄

n(Fe) = 3 × n(Fe₃O₄) = 4509.6 моль Fe

Об'єм водню можна виразити через його кількість молей, використовуючи стандартний об'єм моля газу (STP):

V(H₂) = n(H₂) × RT/P

V(H₂) = 134.4 м³ × 1000 л/м³ = 134400 л

n(H₂) = V(H₂) × P/RT = 134400 л × 101.3 кПа / (8.314 кПа·л / (моль·K) × 273 K) = 5443.6 моль H₂

n(H₂) = 4 × n(Fe) / 3 = 6006.1 моль H₂

m(H₂) = n(H₂) × M(H₂) = 562.5 моль × 2.016 г/моль = 1133.5 г

m(Fe) = n(Fe) × M(Fe) = 4509.6 моль × 55.845 г/моль = 252.2 кг