Сколько граммов железа образуется при взаимодействии 4,64 г железной окалины (Fe3O4) и 2,24 л угарного газа (оксида углерода(II))?

Для того чтобы рассчитать, сколько граммов железа образуется при реакции железной окалины (Fe₃O₄) с угарным газом (CO), необходимо сначала составить уравнение реакции. В этом случае реакция восстанавливающегося угарного газа с железной окалиной выглядит так:

$Fe_3O_4 + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_2$

Теперь, чтобы вычислить массу образующегося железа, нужно выполнить следующие шаги:

Шаг 1: Рассчитываем молекулярные массы веществ

• Молекулярная масса Fe₃O₄:
  $3 \times 55.85 + 4 \times 16.00 = 159.55 \, \text{г/моль}$

• Молекулярная масса CO:
  $12.01 + 16.00 = 28.01 \, \text{г/моль}$

• Молекулярная масса Fe (железо):
  $55.85 \, \text{г/моль}$

Шаг 2: Находим количество вещества (моли) каждого из реагентов

• Для железной окалины (Fe₃O₄):

  $$n_{\text{Fe}_3\text{O}_4} = \frac{4.64 \, \text{г}}{159.55 \, \text{г/моль}} = 0.0291 \, \text{моль}$$

• Для угарного газа (CO):
  Чтобы найти количество вещества CO, нужно учитывать, что 1 моль газа при нормальных условиях (н.у.) занимает 22.4 литра. В данном случае у нас есть 2.24 литра CO, что соответствует:

  $$n_{\text{CO}} = \frac{2.24 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} = 0.1 \, \text{моль}$$

Шаг 3: Находим ограничивающий реагент

Из уравнения реакции видно, что для восстановления 1 моль Fe₃O₄ требуется 4 моль CO. То есть, для 0.0291 моль Fe₃O₄ нужно:

Однако у нас есть только 0.1 моль CO, чего недостаточно для полного реагирования с 0.0291 моль Fe₃O₄. Значит, ограничивающим реагентом является CO, и его количество определяет, сколько железа образуется.

Шаг 4: Рассчитываем массу железа

Из уравнения реакции видно, что 4 моль CO восстанавливают 3 моль Fe. Следовательно, 0.1 моль CO восстановит:

Масса образующегося железа:

Ответ:

При взаимодействии 4,64 г железной окалины и 2,24 л угарного газа образуется 4,19 г железа.