какой объем водорода потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа fe2o3 какое количество

Конечно! Давай разберём подробно, как рассчитать объём водорода, необходимый для реакции замещения с 480 кг оксида железа (Fe₂O₃).

1. Формулировка задачи

Нужно определить, какой объём водорода (H₂) потребуется для реакции замещения из 480 кг оксида железа Fe₂O₃.

2. Химическая реакция

Рассмотрим реакцию восстановления оксида железа водородом:

$$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3+3{\mathrm{H}}_2\to 2Fe+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$

• 1 моль Fe₂O₃ реагирует с 3 молями водорода H₂,

• В результате образуется 2 моля железа Fe и 3 моля воды H₂O.

3. Найдём количество вещества Fe₂O₃

Для этого нужно узнать молярную массу Fe₂O₃.

• Атомная масса железа Fe ≈ 55.85 г/моль

• Атомная масса кислорода O ≈ 16.00 г/моль

Молярная масса Fe₂O₃:

$$M(F{e}_2{O}_3)=2\times 55.85+3\times 16.00=111.7+48=159.7\text{ г/моль}$$

Масса оксида железа задана: $m=480\text{ кг}=480000\text{ г}$.

Количество вещества (число молей) Fe₂O₃:

$$n(F{e}_2{O}_3)=\frac{m}{M}=\frac{480000}{159.7}\approx 3006.9\text{ моль}$$

4. Рассчитаем количество вещества водорода

По уравнению реакции на 1 моль Fe₂O₃ нужно 3 моля H₂.

Значит:

$$n(H_2)=3\times n(F{e}_2{O}_3)=3\times 3006.9=9020.7\text{ моль}$$

5. Рассчитаем объём водорода

Для этого используем молярный объём газа при нормальных условиях (н.у.):

• Температура: 0 °C (273 К)

• Давление: 1 атм (101.325 кПа)

• Молярный объём идеального газа при н.у. $V_m=22.4\text{ л/моль}$

Объём водорода:

$$V(H_2)=n(H_2)\times V_m=9020.7\times 22.4=202,060.6\text{ л}=202.1{\text{ м}}^3$$

Итог:

Для восстановления 480 кг Fe₂O₃ водородом при нормальных условиях требуется около 202,1 м³ водорода.

Дополнительные замечания:

• Если условия отличаются от нормальных, необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:

$$V=\frac{nRT}{P}$$

где $R=0.0821\text{ лcdotpатм/(мольcdotpК)}$, $T$ — температура в Кельвинах, $P$ — давление в атмосферах.

• Также стоит учитывать чистоту реагентов и фактические условия реакции — это может повлиять на расход водорода.

• В промышленности обычно используют повышенные температуры, при которых молярный объём изменяется.

Если хочешь, могу помочь с расчетом при других условиях или с другими деталями!