дано:
- Масса железа = 16,8 г.
- Объем газов (угарный и углекислый) = 6,72 дм3 = 0,00672 м3 (в СИ).
- Массовая доля кислорода в газах = 64,0 %.
найти:
1. Формулу оксида железа в образце.
решение:
1. Найдем массу газов, используя формулу для расчета массы:
m = ρ * V.
При нормальных условиях плотность смеси газов приблизительно равна 1,4 кг/м3, используем это значение.
Находим массу газов:
m(gases) = ρ * V = 1,4 * 0,00672 = 0,009408 kg = 9,408 g.
2. Теперь найдем массу кислорода в смеси:
Масса кислорода = массовая доля кислорода * масса газов:
m(O2) = 0,64 * 9,408 = 6,02592 g.
3. Определим количество вещества кислорода:
n(O2) = m(O2) / M(O2), где M(O2) = 32 г/моль:
n(O2) = 6,02592 / 32 = 0,1883 моль.
4. Определим массу углерода в газах, зная, что общая масса газов включает в себя массу угарного и углекислого газов:
m(C) = m(gases) - m(O2) = 9,408 - 6,02592 = 3,38208 g.
5. Рассчитаем количество вещества углерода:
n(C) = m(C) / M(C), где M(C) = 12 г/моль:
n(C) = 3,38208 / 12 = 0,2820 моль.
6. Теперь определяем количество вещества железа:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe), где M(Fe) = 55,85 г/моль:
n(Fe) = 16,8 / 55,85 = 0,3005 моль.
7. Установим соотношение между количеством веществ элементов в реакции. Восстановление оксида железа может быть представлено реакцией:
Fe_xO_y + C -> xFe + y/2CO2 + y/2CO.
Из уравнения видно, что на 1 моль углерода (C) требуется 1 моль кислорода (O2). Следовательно, из полученного количества веществ можно записать пропорции:
n(Fe) : n(O2) : n(C) = x : y : y.
Подставив известные значения:
0,3005 : 0,1883 : 0,2820.
Чтобы найти коэффициенты, поделим все количество веществ на n(Fe):
x = 0,3005 / 0,3005 = 1,
y(O2) = 0,1883 / 0,3005 ≈ 0,626,
y(C) = 0,2820 / 0,3005 ≈ 0,938.
Упрощаем полученные отношения, делим их на наименьшее значение y:
1 : 0,625 : 0,938 примерно соответствует 1 : 0,625 * 1.6 : 0,938 * 1.6 ≈ 1 : 1 : 1.5 или проще 2 : 3 : 4 соответственно.
ответ:
Формула оксида железа в образце примерно Fe2O3.