Сколько весит смесь оксидов железа, которую можно полностью восстановить водородом, выделившимся при реакции цинка

Чтобы решить данную задачу, нам нужно выполнить несколько шагов:

1. Найдем массу водорода, выделившегося при реакции цинка с соляной кислотой. Для этого используем уравнение реакции:
\[Zn + 2HCl \to ZnCl_2 + H_2\]

Молярная масса цинка (Zn) равна 65,38 г/моль, молярная масса соляной кислоты (HCl) равна 36,45 г/моль. Таким образом, мольная масса водорода (H₂) составляет 2 г/моль. Найдем количество молей цинка, используя его массу:
\[n_{Zn} = \frac{45,5 \, \text{г}}{65,38 \, \text{г/моль}}\]
\[n_{Zn} \approx 0,6957 \, \text{моль}\]

Учитывая соотношение цинка и водорода в уравнении реакции (1:1), можно сделать вывод, что количество молей водорода, выделившегося при реакции, также равно 0,6957 моль.

2. Рассчитаем массу воды, образовавшейся в результате реакции цинка с соляной кислотой. Масса воды равна произведению количества молей водорода на его молярную массу:
\[m_{H_2O} = n_{H_2} \times M_{H_2O}\]
\[m_{H_2O} = 0,6957 \, \text{моль} \times 18,02 \, \text{г/моль}\]
\[m_{H_2O} \approx 12,52 \, \text{г}\]

3. Зная массу воды, можно определить массу кислорода, входящего в состав воды. Учитывая, что массовая доля кислорода в воде (H₂O) составляет 16 г/моль и массу воды, найденную в предыдущем шаге, можно рассчитать массу кислорода:
\[m_{O} = m_{H_2O} \times \frac{16 \, \text{г/моль}}{18,02 \, \text{г/моль}}\]
\[m_{O} \approx 11,12 \, \text{г}\]

4. Теперь мы можем определить массу оксидов железа, так как массовая доля кислорода в оксидах железа составляет 25%. Предположим, что масса оксидов железа равна \(x\) г. Тогда масса кислорода в оксидах железа составит 0,25\(x\) г.

Учитывая, что одна молекула оксида железа содержит 3 атома кислорода, можно сопоставить массу кислорода с массой оксидов железа:
\[0,25x \, \text{г} = \frac{3 \times 16 \, \text{г/моль}}{55,85 \, \text{г/моль}} \times x \, \text{г}\]

5. Решив уравнение, мы найдем массу оксидов железа:
\[0,25x = \frac{3 \times 16}{55,85} \times x\]
\[0,25 = \frac{48}{55,85}\]
\[x \approx 0,34 \, \text{г}\]

Таким образом, смесь оксидов железа, которую можно полностью восстановить водородом, весит приблизительно 0,34 г.