Яка маса заліза необхідна для реакції з гарячою нітратною кислотою, щоб одержати 224 мл нітрогену(ІІ) оксиду?

Для решения этой задачи сначала необходимо определить уравнение реакции между железом и нитратной кислотой.

Уравнение реакции можно записать следующим образом:

\[Fe + 2HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + H_2O + N_2O\]

Согласно уравнению, одна молекула железа реагирует с двумя молекулами нитратной кислоты, образуя одну молекулу динитрата железа, одну молекулу воды и одну молекулу динитрогеноксида.

Теперь рассчитаем количество вещества динитрогеноксида, которое необходимо получить.

У нас известен объем динитрогеноксида, который нужно получить - 224 мл. Чтобы перевести данное значение в моль, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

Где:
P - давление газа (предполагаем, что оно постоянно и равно атмосферному давлению),
V - объем газа,
n - количество вещества газа,
R - универсальная газовая постоянная (приближенное значение - 0.0821 атм*л/моль*К),
T - температура газа в кельвинах.

Поскольку мы рассматриваем условия задачи при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, то можно пренебречь этими параметрами и считать, что n и V прямо пропорциональны.

Выразим количество вещества \(n\) через формулу \(n = \frac{V}{V_m}\), где \(V_m\) - молярный объем динитрогеноксида, равный 24 л/моль.

Подставим известные значения:

\[n = \frac{224}{24} = 9.33 моль\]

Таким образом, чтобы получить 224 мл динитрогеноксида, необходимо получить 9.33 моль данного вещества.

Проанализируем уравнение реакции и сравним коэффициенты стехиометрии для динитрогеноксида и железа. Согласно уравнению, требуется одна молекула железа, чтобы получить одну молекулу динитрогеноксида.

Следовательно, количество вещества железа должно быть равно 9.33 моля.

Определение массы железа:

Мольная масса железа \(Fe\) равна 55.85 г/моль.

Умножим количество молей железа на его мольную массу:

\[масса Fe = n \cdot M = 9.33 \cdot 55.85 = 520.9 г\]

Таким образом, для реакции с горячей нитратной кислотой, чтобы получить 224 мл динитрогеноксида, потребуется 520.9 г железа.