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

Для того чтобы рассчитать объем водорода, необходимый для реакции с 480 кг оксида железа, нужно пройти через несколько этапов.

1. Запишем химическое уравнение реакции замещения

Реакция замещения водородом оксида железа (III) выглядит так:

$$F{e}_2{O}_3+3H_2\to 2Fe+3H_{2}O$$

Это уравнение показывает, что один моль оксида железа реагирует с тремя молями водорода, образуя два моля железа и три моля воды.

2. Вычислим массу молекулы Fe₂O₃

Молекулярная масса оксида железа (III), $F{e}_2{O}_3$, рассчитывается как сумма атомных масс:

• Масса атома железа (Fe) = 55.85 г/моль

• Масса атома кислорода (O) = 16.00 г/моль

Тогда молекулярная масса $F{e}_2{O}_3$ будет:

$$M_{F{e}_2{O}_3}=2\times 55.85+3\times 16.00=111.7+48.0=159.7\text{ г/моль}$$

3. Вычислим количество молей оксида железа в 480 кг

Сначала переведем массу 480 кг в граммы:

$$480\text{кг}=480\times 1000=480000\text{г}$$

Теперь найдем количество молей оксида железа, разделив массу на молекулярную массу:

$$n_{F{e}_2{O}_3}=\frac{480000\text{г}}{159.7\text{г/моль}}\approx 3006.3\text{моль}$$

4. Рассчитаем количество молей водорода, необходимое для реакции

Из уравнения реакции видно, что для 1 моль $F{e}_2{O}_3$ нужно 3 моль водорода. Следовательно, для 3006.3 моль $F{e}_2{O}_3$ потребуется:

$$n_{H_2}=3\times n_{F{e}_2{O}_3}=3\times 3006.3=9018.9{\text{моль H}}_2$$

5. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях

При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль идеального газа занимает 22.4 литра. Следовательно, объем водорода, необходимого для реакции, будет:

$$V_{H_2}=n_{H_2}\times 22.4\text{л/моль}$$
$$V_{H_2}=9018.9\times 22.4\approx 202,423.36\text{л}$$

6. Ответ

Таким образом, для реакции с 480 кг оксида железа потребуется примерно 202 423 литра водорода при нормальных условиях.