Дано: m(WO3 с прим.)=928 кг, ω(примесей)=25%
Найти: V(H2)-?, n(W)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого оксида вольфрама (VI):
ω(WO3)=100%-ω(примесей)=100%-25%=75%
2. Рассчитываем массу чистого оксида вольфрама (VI):
m(WO3)=ω(WO3)•m(WO3 с прим.):100%=75%•928 кг:100%=696 кг
3. Вычисляем количество вещества чистого оксида вольфрама (VI) массой 696 кг по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(WO3)=232, поэтому M(WO3)=232 кг/кмоль
n(WO3)=m(WO3)/M(WO3)=696 кг : 232 кг/кмоль=3 кмоль
4. Составим химическое уравнение:
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
По уравнению реакции n(WO3):n(H2):n(W)=1:3:1, поэтому
n(W)=n(WO3)=3 кмоль
n(H2)=3•n(WO3)=3•3 кмоль=9 кмоль
5. Вычисляем объём водорода количеством вещества 9 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM=22,4 м3/кмоль ― молярный объём.
V(H2)=n(H2)•VM=9 кмоль • 22,4 м3/кмоль=201,6 м3
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в смеси оксида вольфрама (VI):
m(примесей)=ω(примесей)•m(WO3 с прим.):100%=25%•928 кг : 100%=232 кг
2. Рассчитываем массу чистого оксида вольфрама (VI):
m(WO3)=m(WO3 с прим.) – m(примесей)=928 кг – 232 кг=696 кг
3. Составим химическое уравнение:
696 кг х м3 у кмоль
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
232 кг 67,2 м3 1 кмоль
Над формулами соединений WO3, H2 и W записываем вычисленную массу оксида вольфрама (VI) (696 кг), неизвестные объём водорода и количество вещества вольфрама (х л и у кмоль соответственно), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу оксида вольфрама (VI) и, соответственно, массу 1 кмоль, так как с 1 кмоль оксида вольфрама (VI) WO3 и 1 кмоль водорода H2 (1 кмоль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 м3, а 3 кмоль ― в 3 раза больший объём, то есть 67,2 м3) образуется 1 кмоль вольфрама.
M(WO3)=232 кг/кмоль, масса 1 кмоль=232 кг
х=V(H2)=696 кг • 67,2 м3: 232 кг=201,6 м3
у=n(W)=696 кг • 1 кмоль : 232 кг=3 кмоль
Ответ: 201,6 м3 водорода и 3 кмоль вольфрама.