Какой объём водорода потребуется на восстановление 10,6 граммов Fe3O4 до железа ?

Для восстановления 10,6 граммов Fe3O4 до железа потребуется 2,24 литра водорода.

Для начала напишем уравнение реакции восстановления оксида железа(III) водородом:

[ \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2 \rightarrow 3\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} ]

Теперь рассчитаем молярную массу ( \text{Fe}_3\text{O}_4 ). Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 55.85 г/моль, а кислорода (O) — 16 г/моль. Таким образом:

[ \text{M}(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 3 \times 55.85 + 4 \times 16 = 167.55 + 64 = 231.55 \text{ г/моль} ]

Исходя из массы ( \text{Fe}_3\text{O}_4 ) в 10,6 граммов, найдем количество молей:

[ n = \frac{m}{M} = \frac{10.6}{231.55} \approx 0.0458 \text{ моль} ]

Согласно уравнению реакции на 1 моль ( \text{Fe}_3\text{O}_4 ) требуется 4 моль ( \text{H}_2 ). Таким образом, для восстановления 0.0458 моль ( \text{Fe}_3\text{O}_4 ) потребуется:

[ n(\text{H}_2) = 4 \times 0.0458 = 0.1832 \text{ моль} ]

При стандартных условиях (0°C и 1 атм), 1 моль идеального газа занимает объем 22.4 литра. Следовательно, объем водорода составит:

[ V(\text{H}_2) = 0.1832 \times 22.4 \text{ л} = 4.10368 \text{ л} ]

Округлив до двух значащих цифр, получим:

[ V(\text{H}_2) \approx 4.1 \text{ л} ]

Таким образом, для восстановления 10.6 граммов ( \text{Fe}_3\text{O}_4 ) до железа потребуется примерно 4.1 литра водорода.

Для расчета объема водорода, необходимого на восстановление 10,6 граммов Fe3O4 до железа, сначала необходимо определить количество вещества Fe3O4 и Fe, а затем использовать стехиометрические коэффициенты уравнения реакции.

1. Рассчитаем количество вещества Fe3O4: MFe3O4 = 355,85 + 416 = 231,84 г/моль n(Fe3O4) = m/M = 10,6/231,84 = 0,0457 моль

2. Согласно уравнению реакции: Fe3O4 + 4H2 -> 3Fe + 4H2O

Коэффициент при водороде равен 4, значит, на одну моль Fe3O4 требуется 4 моля водорода. Следовательно, для 0,0457 моль Fe3O4 потребуется: n(H2) = 4*0,0457 = 0,1828 моль

1. Теперь рассчитаем объем водорода при стандартных условиях (0°C и 1 атм): V = nRT/P = 0,18288,31273/1 = 404,5 л

Таким образом, для восстановления 10,6 граммов Fe3O4 до железа потребуется примерно 404,5 литра водорода.