При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III). Рассчитайте...

Для расчета выхода продукта реакции сначала определим, какое количество вещества хлора было использовано в реакции и сколько хлорида железа (III) должно было получиться теоретически, а затем сравним это с фактически полученным количеством.

Химическая реакция сжигания железа в хлоре для получения хлорида железа (III) описывается уравнением: [ 2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3 ]

1. Определим молекулярные массы реагирующих веществ и продуктов:

   • Молекулярная масса хлора ((Cl_2)) = 35,45 × 2 = 70,9 г/моль
   • Молекулярная масса хлорида железа (III) ((FeCl_3)) = 55,85 + 35,45 × 3 = 162,2 г/моль

2. Рассчитаем количество молей хлора, использованного в реакции: [ n_{Cl_2} = \frac{масса \, Cl_2}{молярная \, масса \, Cl_2} = \frac{21,3 \, г}{70,9 \, г/моль} \approx 0,300 \, моль ]

3. По стехиометрии реакции на 3 моль (Cl_2) требуется 2 моль (Fe), следовательно, количество молей (FeCl3), которое теоретически можно получить: [ n{FeCl3} = \frac{2}{3} n{Cl_2} = \frac{2}{3} \times 0,300 \, моль = 0,200 \, моль ]

4. Теоретическая масса (FeCl3), которая могла бы быть получена: [ m{FeCl3} = n{FeCl_3} \times молярная \, масса \, FeCl_3 = 0,200 \, моль \times 162,2 \, г/моль = 32,44 \, г ]

5. Выход реакции: [ выход = \left(\frac{фактическая \, масса \, FeCl_3}{теоретическая \, масса \, FeCl_3}\right) \times 100\% = \left(\frac{24,3 \, г}{32,44 \, г}\right) \times 100\% \approx 74,9\% ]

Таким образом, выход продукта реакции (хлорида железа (III)) составил приблизительно 74,9%.

Для начала определим молярные массы соединений:

Молярная масса Fe = 55,85 г/моль Молярная масса Cl = 35,45 г/моль Молярная масса FeCl3 = 162,2 г/моль

Теперь посчитаем количество вещества каждого из реагентов:

Моля Fe = масса Fe / молярная масса Fe = 55,85 г / 55,85 г/моль = 1 моль Моля Cl2 = масса Cl2 / молярная масса Cl2 = 21,3 г / 35,45 г/моль = 0,6 моль

Далее, определим, какие вещества остались после реакции:

Fe + 2Cl2 -> 2FeCl3

Из уравнения видно, что для образования 2 моль FeCl3 необходимо 2 моля Cl2, поэтому Cl2 будет расходоваться в два раза быстрее, чем Fe. Таким образом, FeCl3 будет образовываться только из 0,5 моль Cl2, а остаток Cl2 после реакции составит 0,1 моль.

Теперь определим количество образовавшегося FeCl3:

Моля FeCl3 = масса FeCl3 / молярная масса FeCl3 = 24,3 г / 162,2 г/моль = 0,15 моль

Таким образом, выход продукта реакции составляет:

Выход (%) = (количество образовавшегося FeCl3 / начальное количество Cl2) 100% = (0,15 моль / 0,6 моль) 100% = 25%