Для получения 42 г железа из магнитного железняка \left(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\right) действием угарного газа потребуется
A) 58 \Gamma \mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}
B) 11,2 \pi \mathrm{CO}
C) 5,6 л CO
D) 29 \mathrm{r}_{\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}}
E) 52 \mathrm{r}_{\mathrm{Fe}}^{3} \mathrm{O}_{4}
F) 104 \mathrm{r}_{1} \mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}
G) 33,6 \mathrm{n} \mathrm{CO}
H) 22,4 л CO
Рассмотрим задачу своими словами. Нужно определить, сколько магнитного железняка (Fe₃O₄) и какого объёма угарного газа (CO) потребуется для получения 42 г железа (Fe) по схеме восстановления.
Рассмотрим реакцию восстановления магнитного железняка угарным газом. Она выглядит так:
Fe₃O₄ + 4 CO → 3 Fe + 4 CO₂
Здесь видим, что из 1 моль Fe₃O₄ образуется 3 моль железа. Найдём, сколько молей железа содержится в 42 г. Принимаем, что атомная масса железа ≈ 56 г/моль (округляем для удобства). Тогда:
количество молей Fe = 42 г / 56 г/моль = 0,75 моль
Поскольку из 1 моль Fe₃O₄ получается 3 моль Fe, то для получения 0,75 моль Fe потребуется:
0,75 моль / 3 = 0,25 моль Fe₃O₄
Молярная масса Fe₃O₄ – примерно 231,55 г/моль (3·56 + 4·16). Тогда масса Fe₃O₄ будет:
0,25 моль × 231,55 г/моль ≈ 57,9 г ≈ 58 г
Также, по реакции, на 1 моль Fe₃O₄ требуется 4 моль CO, следовательно, для 0,25 моль Fe₃O₄ потребуется:
0,25 моль × 4 = 1 моль CO
При нормальных условиях (NTP) 1 моль газа занимает 22,4 л.
Теперь проанализируем варианты:
Вариант A) “58 г Fe₃O₄” – соответствует вычисленной массе магнитного железняка (около 58 г). Это верно.
Вариант B) “11,2 π CO” – запись неясна, но если предполагать, что здесь речь о массе или количестве, оно явно не соответствует 1 молю (или 22,4 л) угарного газа.
Вариант C) “5,6 л CO” – объём значительно меньше 22,4 л, неверно.
Вариант D) “29 r₍Fe₃O₄₎” – запись не соответствует найденному значению 58 г алд не имеет смысла в данной задаче.
Вариант E) “52 r₍Fe₃O₄₎” – снова запись не соотносится с расчетами.
Вариант F) “104 r₁ Fe₃O₄” – не соответствует условиям.
Вариант G) “33,6 n CO” – если n здесь означает число молей, то 33,6 моль – это значительно больше необходимого 1 моля.
Вариант H) “22,4 л CO” – соответствует объёму 1 моля угарного газа при нормальных условиях.
Таким образом, с точки зрения расчетов для получения 42 г железа необходимы 58 г (≈0,25 моль) Fe₃O₄ и 22,4 л (1 моль) CO. Правильными являются варианты A и H.