Номер 4, страница 18 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

масса оксида железа(II), $m_{\text{FeO}} = 187.2 \text{ г}$

масса полученного железа (практическая), $m_{\text{Fe, практический}} = 129 \text{ г}$

Перевод в СИ:

Данные представлены в граммах, что является стандартной единицей измерения массы в химических расчетах для определения молярных масс и количеств вещества. Для дальнейших расчетов конверсия в килограммы не требуется, так как соотношения масс сохранятся, и результат выражается в процентах.

Найти:

практический выход металла ($Выход_{\text{Fe}}$) в процентах.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа(II) оксидом углерода(II):

$FeO + CO \rightarrow Fe + CO_2$

Уравнение реакции является сбалансированным.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции, используя стандартные атомные массы (округленные до трех знаков после запятой):

Атомная масса железа: $\text{Ar(Fe)} \approx 55.845 \text{ г/моль}$

Атомная масса кислорода: $\text{Ar(O)} \approx 15.999 \text{ г/моль}$

Молярная масса оксида железа(II):

$M(\text{FeO}) = \text{Ar(Fe)} + \text{Ar(O)} = 55.845 \text{ г/моль} + 15.999 \text{ г/моль} = 71.844 \text{ г/моль}$

Молярная масса железа:

$M(\text{Fe}) = \text{Ar(Fe)} = 55.845 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества оксида железа(II), исходя из его массы:

$n_{\text{FeO}} = \frac{m_{\text{FeO}}}{M(\text{FeO})} = \frac{187.2 \text{ г}}{71.844 \text{ г/моль}} \approx 2.6056 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии уравнения реакции ($FeO + CO \rightarrow Fe + CO_2$), из 1 моль FeO образуется 1 моль Fe. Следовательно, теоретическое количество вещества железа, которое могло бы образоваться, равно количеству вещества FeO:

$n_{\text{Fe, теоретический}} = n_{\text{FeO}} \approx 2.6056 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретическую массу железа, которая должна была образоваться в идеальных условиях:

$m_{\text{Fe, теоретический}} = n_{\text{Fe, теоретический}} \times M(\text{Fe})$

$m_{\text{Fe, теоретический}} = 2.6056 \text{ моль} \times 55.845 \text{ г/моль} \approx 145.508 \text{ г}$

6. Вычислим практический выход железа в процентах, используя формулу:

$Выход_{\text{Fe}} (\%) = \frac{m_{\text{Fe, практический}}}{m_{\text{Fe, теоретический}}} \times 100\%$

$Выход_{\text{Fe}} (\%) = \frac{129 \text{ г}}{145.508 \text{ г}} \times 100\% \approx 88.6542\%$

Округлим результат до трех значащих цифр, так как практическая масса железа (129 г) имеет три значащие цифры:

$Выход_{\text{Fe}} (\%) \approx 88.7\%$

Ответ:

Практический выход металла составляет $88.7\%$.