дано:
объем водорода (н. у.) = 20,0 м3
массовая доля железа в чуге = 96,8 %
практический выход водорода = 89,8 %
найти:
массу чугунных стружек, необходимых для получения водорода.
решение:
1. Рассчитаем количество молей водорода, используя начальные условия:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Объем водорода = 20,0 м3 = 20000 л
n(H2) = V / 22,4 л/моль
n(H2) = 20000 л / 22,4 л/моль ≈ 892 моль
2. Теперь определим теоретическое количество водорода, учитывая практический выход:
практическое количество водорода = n(H2) / (выход / 100%)
n(H2, теоретическое) = n(H2) / (0,898)
n(H2, теоретическое) = 892 моль / 0,898 ≈ 992 моль
3. Определим количество молей оксида железа (Fe3O4), образующегося в результате реакции:
Реакция между железом и водой:
3 Fe + 4 H2O -> Fe3O4 + 4 H2
Согласно уравнению, на 3 моля железа образуется 4 моля водорода. Следовательно:
n(Fe) = n(H2, теоретическое) * 3 / 4
n(Fe) = 992 моль * 3 / 4 ≈ 744 моль
4. Рассчитаем массу железа:
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
m(Fe) = n(Fe) * M(Fe)
m(Fe) = 744 моль * 55,85 г/моль ≈ 41509,2 г
5. Теперь найдем массу чугунных стружек, учитывая массовую долю железа в чуге:
масса чугуна = m(Fe) / (массовая доля Fe в чуге)
масса чугуна = 41509,2 г / 0,968 ≈ 42877,6 г
ответ:
Масса чугунных стружек, необходимых для получения водорода, составляет примерно 42877,6 г.