Question

Какую массу чугуна с массовой долей углерода 3,52 % можно получить пpи взаимодействии оксида железа(III) массой 160 г с коксом массой 20 г, в котором массовая доля углерода составляет 95,2 %, если практический выход железа равен 96,6 %, а в реакции образуется оксид углерода(II)?

Answer 1

дано:

- масса оксида железа(III) (Fe2O3) = 160 г
- масса кокса = 20 г
- массовая доля углерода в коксе = 95,2 %
- практический выход железа = 96,6 %
- массовая доля углерода в чугуне = 3,52 %

найти:

массу чугуна, который можно получить.

решение:

1. Найдем количество углерода в коксе:

масса углерода в коксе = масса кокса * (массовая доля углерода / 100)  
масса углерода в коксе = 20 г * (95,2 / 100) ≈ 19,04 г

2. Определим количество оксида железа(III) в молях:

молярная масса Fe2O3:
м(Fe) = 55,85 г/моль  
м(O) = 16,00 г/моль  
м(Fe2O3) = 2 * м(Fe) + 3 * м(O) = 2 * 55,85 + 3 * 16,00 = 159,7 г/моль

количество моли Fe2O3 = масса Fe2O3 / м(Fe2O3)  
количество моли Fe2O3 = 160 г / 159,7 г/моль ≈ 1,002 моль

3. Определим, сколько железа можно получить из оксида железа(III):

Реакция восстановления:
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

Из 1 моль Fe2O3 получается 2 моль Fe. Следовательно, количество Fe из 1,002 моль Fe2O3:

количество моли Fe = 2 * 1,002 моль ≈ 2,004 моль

Теперь найдем массу железа:

м(Fe) = количество моли Fe * м(Fe)  
м(Fe) = 2,004 моль * 55,85 г/моль ≈ 111.06 г

4. Теперь учтем практический выход железа:

м(Fe, практическое) = м(Fe) * (практический выход / 100)  
м(Fe, практическое) = 111.06 г * (96,6 / 100) ≈ 107,07 г

5. Теперь найдем массу чугуна на основе массы железа и массовой доли углерода в чугуне:

м(чугун) = м(Fe, практическое) / (1 - (массовая доля углерода в чугуне / 100))  
м(чугун) = 107,07 г / (1 - 0,0352)  
м(чугун) = 107,07 г / 0,9648 ≈ 111,15 г

ответ:

Масса чугуна, который можно получить, составляет приблизительно 111,15 г.