Чтобы определить необходимый объем водорода для реакции с оксидом железа(III) и массу образующейся воды, нам нужно рассмотреть термохимическую реакцию между водородом и оксидом железа(III):

[
\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}
]

Сначала рассчитаем чистую массу оксида железа(III) в 480 кг с учетом массовой доли примесей (30%):

Определение чистой массы Fe₂O₃:

[
\text{Масса}{\text{чистой}} = \text{Масса}{\text{общая}} \times (1 - \text{доля примесей}) = 480 \, \text{кг} \times (1 - 0.3) = 480 \, \text{кг} \times 0.7 = 336 \, \text{кг}
]

Определение молекулярной массы Fe₂O₃:

[
\text{M(Fe}_2\text{O}_3) = 2 \times 55.85 \, \text{г/моль} + 16 \, \text{г/моль} \times 3 = 159.7 \, \text{г/моль}
]

Перевод массы оксида в молекулы:

Сначала переведем массу из килограммов в граммы:

[
336 \, \text{кг} = 336000 \, \text{г}
]

Теперь можем рассчитать количество молей:

[
n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = \frac{\text{Масса}}{\text{Молярная масса}} = \frac{336000 \, \text{г}}{159.7 \, \text{г/моль}} \approx 2106.3 \, \text{моль}
]

Расчет количества водорода:

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль Fe₂O₃ требуется 3 моль H₂:

[
n_{\text{H}2} = 3 \times n{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 3 \times 2106.3 \approx 6318.9 \, \text{моль}
]

Объем водорода при нормальных условиях (0°C и 1 атм):

Используя уравнение состояния идеального газа ( V = nRT/P ), где R = 0.0821 Л·атм/(моль·К) и при T = 273 K:

[
V = n_{\text{H}_2} \times \frac{RT}{P} = 6318.9 \, \text{моль} \times \frac{0.0821 \, \text{Л·атм/(моль·К)} \times 273 \, \text{К}}{1 \, \text{атм}} \approx 143,468 \, \text{Л}
]

Масса образующейся воды:

В уравнении реакции видно, что на 1 моль Fe₂O₃ образуется 3 моль H₂O. Мы могли бы написать:

[
n_{\text{H}2\text{O}} = 3 \times n{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 3 \times 2106.3 \approx 6318.9 \, \text{моль}
]

Теперь найдем массу воды:

Молярная масса H₂O = 18 г/моль.

[
m_{\text{H}2\text{O}} = n{\text{H}_2\text{O}} \times M(\text{H}_2\text{O}) = 6318.9 \, \text{моль} \times 18 \, \text{г/моль} = 113,746.2 \, \text{г} = 113.746 \, \text{кг}
]

Ответ:

Объем водорода, необходимый для реакции: 143,468 Л.Масса образующейся воды: 113.746 кг.