2-33. Какую массу железа надо взять, чтобы получить 116 г железной окалины Fe3O4? Какая масса кислорода будет израсходована в этой реакции?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения железной окалины:
   \( 3Fe + 2O_2 → Fe_3O_4 \)
2. Рассчитаем молярные массы:
   Fe: 56 г/моль
   O: 16 г/моль
   Fe₃O₄: 3 \(\times\) 56 + 4 \(\times\) 16 = 168 + 64 = 232 г/моль
3. Определим количество вещества Fe₃O₄:
   \( \nu(Fe_3O_4) = \frac{m(Fe_3O_4)}{\text{M}(Fe_3O_4)} = \frac{116 \text{ г}}{232 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль} \)
4. По уравнению реакции, из 3 моль Fe получается 1 моль Fe₃O₄. Следовательно:
   \( \nu(Fe) = 3 \times \nu(Fe_3O_4) = 3 \times 0,5 \text{ моль} = 1,5 \text{ моль} \)
5. Рассчитаем массу железа:
   \( m(Fe) = \nu(Fe) \times \text{M}(Fe) = 1,5 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} = 84 \text{ г} \)
6. По уравнению реакции, для получения 1 моль Fe₃O₄ требуется 2 моль O₂. Следовательно:
   \( \nu(O_2) = 2 \times \nu(Fe_3O_4) = 2 \times 0,5 \text{ моль} = 1 \text{ моль} \)
7. Рассчитаем массу кислорода:
   \( m(O_2) = \nu(O_2) \times \text{M}(O_2) = 1 \text{ моль} \times (16 \text{ г/моль} \times 2) = 1 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} = 32 \text{ г} \)

Ответ: Чтобы получить 116 г железной окалины, нужно взять 84 г железа. Будет израсходовано 32 г кислорода.