Какой объем воздуха (н.у.) требуется для окисления 100 г железа до железной окалины, если объемная доля кислорода

Предмет вопроса: Окисление железа

Описание:

Окисление железа в воздухе происходит по реакции с кислородом. Для решения данной задачи необходимо знать соотношение между массой вещества и его объемом, а также использовать понятие объемной доли кислорода в воздухе.

Молярная масса железа (Fe) составляет 55,845 г/моль. Исходя из этого, масса 100 г железа равна массе примерно 1,79 моль Fe (100 г / 55,845 г/моль).

Плотность воздуха при нормальных условиях (н.у.) равна приблизительно 1,29 г/литр. Объемный процент кислорода в воздухе составляет 0,21, что эквивалентно 21 мл кислорода на 100 мл воздуха.

Таким образом, для расчета объема воздуха необходимо найти объем кислорода, требующийся для окисления 1,79 моль железа. Используя стехиометрические соотношения, можно установить, что 4 молекулы Fe окисляются до 3 молекул O2 (кислорода).

Следовательно, 1,79 моль Fe будет окислено до (3/4)*1,79 = 1,3425 моль O2.

Теперь можно рассчитать объем кислорода, зная его молярный объем при н.у., который составляет приблизительно 22,4 л/моль:

Объем (л) = количество (моль) * молярный объем (л/моль)

Таким образом, объем кислорода составит:

Объем O2 = 1,3425 моль * 22,4 л/моль = 30,05 литров

Следовательно, для окисления 100 г железа до железной окалины потребуется приблизительно 30,05 л воздуха.

Дополнительный материал:

Заданная масса железа: 100 г
Объемная доля кислорода в воздухе: 0,21

Необходимо найти объем воздуха (н.у.), требуемый для окисления железа до железной окалины.

Решение:

1. Найдем массу железа в молях:
Молярная масса железа (Fe) = 55,845 г/моль
Масса железа = 100 г
Количество молей железа = Масса железа / Молярная масса железа = 100 г / 55,845 г/моль ≈ 1,79 моль

2. Используя соотношение: 4 молекулы Fe : 3 молекулы O2
Количество молекул O2 = (3/4) * Количество молей железа = (3/4) * 1,79 моль ≈ 1,3425 моль

3. Рассчитаем объем кислорода при н.у.:
Молярный объем кислорода (н.у.) = 22,4 л/моль
Объем O2 = Количество молекул O2 * Молярный объем кислорода = 1,3425 моль * 22,4 л/моль ≈ 30,05 л

Таким образом, объем воздуха (н.у.), требуемый для окисления 100 г железа до железной окалины, составляет приблизительно 30,05 л.

Совет:

Для лучшего понимания стехиометрических расчетов и решения подобных задач рекомендуется продолжительно заниматься изучением химии и ознакомиться с понятием молярной массы, молярного объема и стехиометрии реакций.

Закрепляющее упражнение:

Какой объем воздуха (н.у.) будет требоваться для окисления 50 г железа до железной окалины, если объемная доля кислорода в воздухе составляет 0,21? (Ответ округлите до сотых)