4. В результате восстановления водородом оксида железа (II, III) массой 69,6 г получили железо. Практический выход реакции составил 80%. Рассчитайте массу полученного железа.

Задание 4

Объяснение: Оксид железа (II, III) имеет формулу Fe$$_3$$O$$_4$$. Реакция восстановления водородом выглядит следующим образом:

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

Расчеты:

1. Найдем молярную массу Fe$$_3$$O$$_4$$:

\[ M(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 3 \cdot M(\text{Fe}) + 4 \cdot M(\text{O}) = 3 \cdot 56 \text{ г/моль} + 4 \cdot 16 \text{ г/моль} = 168 + 64 = 232 \text{ г/моль} \]

2. Найдем количество вещества Fe$$_3$$O$$_4$$:

\[ n(\text{Fe}_3\text{O}_4) = \frac{m(\text{Fe}_3\text{O}_4)}{M(\text{Fe}_3\text{O}_4)} = \frac{69.6 \text{ г}}{232 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль} \]

3. По уравнению реакции, из 1 моль Fe$$_3$$O$$_4$$ получается 3 моль Fe. Следовательно, из 0.3 моль Fe$$_3$$O$$_4$$ теоретически может получиться:

\[ n(\text{Fe})_{\text{теор}} = 3 \cdot n(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 3 \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.9 \text{ моль} \]

4. Найдем теоретическую массу железа:

\[ m(\text{Fe})_{\text{теор}} = n(\text{Fe})_{\text{теор}} \cdot M(\text{Fe}) = 0.9 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 50.4 \text{ г} \]

5. Практический выход составляет 80%, поэтому найдем фактическую массу полученного железа:

\[ m(\text{Fe})_{\text{практ}} = m(\text{Fe})_{\text{теор}} \cdot \frac{\text{выход}}{100\%} = 50.4 \text{ г} \cdot \frac{80}{100} = 50.4 \text{ г} \cdot 0.8 = 40.32 \text{ г} \]

Ответ: 40.32 г