Question

Соединение кремния с углеродом — карборунд SiC — по твёрдости близок к алмазу. Поэтому его используют для изготовления точильных камней и шлифовальных кругов. В промышленности карборунд получают в электропечах из песка и кокса: SiO2 + C → SiС + CO↑. Какую массу чистого кварцевого песка и кокса с массовой долей углерода 94,0 % необходимо взять, чтобы получить карборунд массой 450 кг?

Answer 1

Дано:  
Масса карборунда (SiC) = 450 кг = 450000 г  
Молярная масса SiC = 28.09 (Si) + 12.01 (C) = 40.10 г/моль  
Молярная масса SiO2 = 60.08 г/моль  
Молярная масса C = 12.01 г/моль  

Найти:  
Массу кварцевого песка (SiO2) и кокса (C) в чистом виде, которые необходимы для получения 450 кг SiC.

Решение:  
1. Сначала находим количество моль карборунда, которое мы можем получить:

n(SiC) = масса SiC / молярная масса SiC = 450000 г / 40.10 г/моль ≈ 11230.68 моль

2. По уравнению реакции видно, что 1 моль SiO2 реагирует с 1 моль C для получения 1 моля SiC. Следовательно, нам необходимо:

n(SiO2) = n(C) = n(SiC) = 11230.68 моль

3. Теперь найдем массу кварцевого песка (SiO2):

масса SiO2 = n(SiO2) * молярная масса SiO2 = 11230.68 моль * 60.08 г/моль ≈ 674,744.82 г

4. Найдем массу кокса (C). Так как кокса 94% углерода, тогда:

масса чистого углерода в коксе = n(C) * молярная масса C = 11230.68 моль * 12.01 г/моль ≈ 134,689.06 г

Теперь найдем полную массу кокса:

масса кокса = масса углерода / массовая доля углерода = 134689.06 г / 0.94 ≈ 143,663.73 г

5. Подводим итог:

Масса кварцевого песка (SiO2) ≈ 674,744.82 г (или 674.74 кг)  
Масса кокса ≈ 143,663.73 г (или 143.66 кг)

Ответ:  
Необходимо взять около 674.74 кг кварцевого песка и 143.66 кг кокса.