Химия
8 класс
Вопрос
Водород получают, пропуская водяной пар над раскаленными железными стружками. Определите степень превращения воды в водород (т. е. отношение массы воды, превратившейся в водород, к исходной массе воды), если при пропускании над железом 100 л водяного пара при $300^{ \circ } С$ и нормальном давлении его масса уменьшилась на 13,6 г.
Ответ
Напишем уравнение реакции:
$3Fe + 4H_{2}O = Fe_{3}O_{4} + 4H_{2} \uparrow$.
Исходя из уравнения Клайперона - Менделеева рассчитаем исходную массу воды:
$n = \frac{pV}{RT}; n(H_{2}O) = \frac{101325 \cdot 100 \cdot 10^{-3}}{8,31 \cdot 573} = 2,128 (моль)$;
$m(H_{2}O) = 2,128 моль \cdot 18 г/моль = 38,30 г$.
Превращение 1 моль воды в водород сопровождается уменьшением массы паро-газовой смеси за счет кислорода, поэтому
$n(O) = \frac{13,6 г}{16 г/моль} = 0,85 моль$.
Найдем массу воды, прореагировавшей с железом:
$n(H_{2}O) = n(O) = 0,85 моль$;
$m(H_{2}O) = 0,85 моль \cdot 18 г/моль = 15,3 г$.
Вычислим степень превращения воды в водород:
$\frac{15,3 г}{38,30 г} = 0,4 (40 \text{ % })$.
Ответ: $40 \text{ % }$.