Дано:
Масса бурого железняка (2Fe2O3 • 3H2O) = 12,0 т = 12000 г
Массовая доля примесей = 18,0 %
Практический выход = 95,5 %
Найти:
Максимальную массу железа, которую можно получить из бурого железняка.
Решение:
1. Найдем массу чистого бурого железняка без примесей:
m(чистый) = m(общая) * (1 - массовая доля примесей)
m(чистый) = 12000 г * (1 - 0,18)
m(чистый) = 12000 г * 0,82
m(чистый) = 9864 г
2. Рассчитаем молекулярную массу бурого железняка (2Fe2O3 • 3H2O):
M(Fe) = 55,85 г/моль
M(O) = 16,00 г/моль
M(H) = 1,01 г/моль
Сначала посчитаем массу компонентов бурого железняка:
- Молекулярная масса Fe2O3:
M(Fe2O3) = 2 * M(Fe) + 3 * M(O)
= 2 * 55,85 + 3 * 16,00
= 111,70 + 48,00
= 159,70 г/моль
- Молекулярная масса H2O:
M(H2O) = 2 * M(H) + M(O)
= 2 * 1,01 + 16,00
= 2,02 + 16,00
= 18,02 г/моль
Таким образом, молекулярная масса бурого железняка:
M(2Fe2O3 • 3H2O) = 2 * M(Fe2O3) + 3 * M(H2O)
= 2 * 159,70 + 3 * 18,02
= 319,40 + 54,06
= 373,46 г/моль
3. Рассчитаем количество молей бурого железняка в образце:
n(бурый железняк) = m(чистый) / M(2Fe2O3 • 3H2O)
n(бурый железняк) = 9864 г / 373,46 г/моль ≈ 26,42 моль
4. Теперь запишем уравнение реакции получения железа из бурого железняка:
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2
Из уравнения видно, что 2 моль Fe2O3 дает 4 моль Fe. Следовательно, 1 моль Fe2O3 дает 2 моль Fe. Таким образом, 1 моль бурого железняка даст 2 моль Fe:
n(Fe) = 2 * n(Fe2O3) = 2 * (n(бурый железняк) / 2) = n(бурый железняк)
Следовательно:
n(Fe) = 26,42 моль
5. Рассчитаем массу железа:
M(Fe) = 55,85 г/моль
m(Fe, теор.) = n(Fe) * M(Fe)
m(Fe, теор.) = 26,42 моль * 55,85 г/моль ≈ 1476,64 г
6. Учитываем практический выход:
m(Fe, практическое) = m(Fe, теор.) * (выход / 100)
m(Fe, практическое) = 1476,64 г * (95,5 / 100)
≈ 1408,95 г
Ответ:
Из бурого железняка массой 12,0 т можно получить примерно 1408,95 г железа с учетом практического выхода.