4. В результате восстановления угарным газом оксида железа (ІІ, ІІІ) массой 162,4 г получили железо и углекислый газ. Практический выход реакции составил 90%. Рассчитайте массу полученного железа.

Задание 4

Дано:

• Масса оксида железа (II, III) \( m_{Fe_3O_4} = 162.4 \) г.
• Практический выход железа \( \eta = 90\% \).

Найти: массу полученного железа \( m_{Fe} \).

Решение:

Оксид железа (II, III) имеет формулу Fe₃O₄. Реакция восстановления угарным газом (CO) протекает по уравнению:

\( Fe_3O_4 + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_2 \)

1. Рассчитаем молярную массу Fe₃O₄:

\[ M_{Fe_3O_4} = 3 \cdot M_{Fe} + 4 \cdot M_O = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232 \text{ г/моль} \]

2. Рассчитаем количество вещества Fe₃O₄:

\[ \nu_{Fe_3O_4} = \frac{m_{Fe_3O_4}}{M_{Fe_3O_4}} = \frac{162.4 \text{ г}}{232 \text{ г/моль}} \approx 0.7 \text{ моль} \]

3. По уравнению реакции найдём теоретическую массу железа (Fe):

Из уравнения следует, что из 1 моль Fe₃O₄ получается 3 моль Fe. Значит, из 0.7 моль Fe₃O₄ получится:

\[ \nu_{Fe} = 3 \cdot \nu_{Fe_3O_4} = 3 \cdot 0.7 \text{ моль} = 2.1 \text{ моль} \]

Теперь найдём теоретическую массу железа:

\[ m_{Fe_{теор}} = \nu_{Fe} \cdot M_{Fe} = 2.1 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 117.6 \text{ г} \]

4. Рассчитаем практическую массу железа, учитывая выход 90%:

\[ m_{Fe_{практ}} = m_{Fe_{теор}} \cdot \frac{\eta}{100\%} = 117.6 \text{ г} \cdot \frac{90}{100} = 117.6 \cdot 0.9 = 105.84 \text{ г} \]

Ответ: Масса полученного железа составила 105.84 г.