11. Какая масса железа, образуется при взаимодействии 12 г углерода с 20 г оксида железа (ІІІ)?

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия углерода с оксидом железа(III):

2Fe₂O₃ + 3C → 4Fe + 3CO₂

Определим молярные массы веществ:

• M(Fe₂O₃) = 2 * 56 + 3 * 16 = 160 г/моль
• M(C) = 12 г/моль
• M(Fe) = 56 г/моль

Рассчитаем количество вещества для оксида железа(III) и углерода:

n(Fe₂O₃) = m(Fe₂O₃) / M(Fe₂O₃) = 20 г / 160 г/моль = 0,125 моль

n(C) = m(C) / M(C) = 12 г / 12 г/моль = 1 моль

Определим, какое вещество находится в недостатке. По уравнению реакции, 2 моль Fe₂O₃ реагируют с 3 моль C. Следовательно, для 0,125 моль Fe₂O₃ потребуется:

n(C) = (0,125 моль Fe₂O₃ * 3 моль C) / 2 моль Fe₂O₃ = 0,1875 моль C

Так как у нас 1 моль углерода, а требуется 0,1875 моль, то Fe₂O₃ находится в недостатке, и расчет массы железа будем вести по нему.

По уравнению реакции, из 2 моль Fe₂O₃ образуется 4 моль Fe. Значит, из 0,125 моль Fe₂O₃ образуется:

n(Fe) = (0,125 моль Fe₂O₃ * 4 моль Fe) / 2 моль Fe₂O₃ = 0,25 моль Fe

Рассчитаем массу образовавшегося железа:

m(Fe) = n(Fe) * M(Fe) = 0,25 моль * 56 г/моль = 14 г

Ответ: 14 г