Question

Графит широко используется в промышленности. Он необходим при производстве карандашей, электродов, используется в качестве смазочного материала и замедлителя в ядерных реакторах. Более половины графита, используемого в мире, получают посредством процесса Ачессона.
Смесь кокса и кварцевого песка выдерживают при 2000 °С в электропечах в течение 24 ч:
3С(кокс) + SiO2 = С(графит) + Si + 2CO.
Кокс, массовая доля углерода в составе которого равна 94 %, и кварцевый песок какой массой необходимы для получения графита массой 7,0 т?

Answer 1

Дано:  
- Масса графита (C) = 7,0 т = 7000 кг = 7000000 г  
- Молярная масса графита (C) = 12 г/моль  
- Молярная масса SiO2 = 60 г/моль (Si = 28 г/моль, O = 16 г/моль * 2)  
- Массовая доля углерода в коксe = 94%.

Найти:  
- Массы кокса и кварцевого песка, необходимых для получения 7,0 т графита.

Решение:

1. Составим уравнение реакции:
   3C + SiO2 → C + Si + 2CO

2. Определим количество молей графита, который необходимо получить:
   Количество молей графита = масса / молярная масса
   Количество молей графита = 7000000 г / 12 г/моль ≈ 583333,33 моль

3. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль графита требуется 3 моль кокса и 1 моль кварцевого песка:
   Количество молей кокса = 3 * количество молей графита
   Количество молей кокса = 3 * 583333,33 моль ≈ 1750000 моль

   Количество молей SiO2 = количество молей графита = 583333,33 моль

4. Теперь найдем массу кокса:
   Так как в коксе 94% углерода, определим массу углерода в коксе:
   Масса углерода в коксе = количество молей кокса * молярная масса C
   Масса углерода в коксе = 1750000 моль * 12 г/моль = 21000000 г

   Масса кокса = масса углерода / 0,94
   Масса кокса = 21000000 г / 0,94 ≈ 22340425,53 г = 22340,43 кг

5. Теперь найдем массу кварцевого песка:
   Масса SiO2 = количество молей SiO2 * молярная масса SiO2
   Масса SiO2 = 583333,33 моль * 60 г/моль = 35000000 г = 35000 кг

Ответ:  
Для получения 7,0 т графита необходимо взять кокс массой примерно 22340,43 кг и кварцевый песок массой 35000 кг.