1. Обчисли об'єм чадного газу (СО), який потрібен для відновлювання заліза з
його руди гематиту, масою 3 кг, якщо масова частка домішок 45%(н.у.)
2. Яку масу міді можно одержати при відновленні воднем
450 г купрум(II) оксиду, в якому 12%
домішок?
Ответы
Відповідь: Нижче
Пояснення:
1. Спочатку потрібно знайти масу чистого заліза, яке можна одержати з 3 кг гематиту. Молекулярна маса гематиту Fe2O3 = 2 x 55,85 г/моль + 3 x 16,00 г/моль = 159,70 г/моль. Тому маса чистого заліза дорівнює:
(2 x 55,85 г/моль) / 159,70 г/моль x 3 кг x (1 - 0,45) = 2,61 кг
Далі треба обчислити кількість моль СО, яка потрібна для відновлення Fe2O3 до Fe:
Fe2O3 + 3 CO -> 2 Fe + 3 CO2
1 моль Fe2O3 потребує 3 молі СО, тому маса СО, потрібна для відновлення Fe2O3 в масі 2,61 кг, дорівнює:
2,61 кг / 159,70 г/моль x 3 моль/1 моль = 0,0498 кмоль
Об'єм СО можна обчислити з використанням ідеального газового закону:
V = nRT/P
де n - кількість молів газу, R - універсальна газова стала (8,31 Дж/(моль·К)), T - температура (зазвичай приймають кімнатну температуру 298 К), P - тиск (тиск чадного газу можна прийняти на рівні атмосферного тиску, тобто 101,3 кПа).
Отже, об'єм СО, який потрібен для відновлення заліза, дорівнює:
V = 0,0498 кмоль x 8,31 Дж/(моль·К) x 298 К / 101,3 кПа = 1,13 м³
2. Спочатку необхідно визначити масу чистого купрум(II) оксиду у зразку:
Маса чистого CuO = Маса зразку * Відсоток чистого CuO у зразку / 100
Маса чистого CuO = 450 г * 88 / 100 = 396 г
Далі необхідно знайти молярну масу купрум(II) оксиду:
CuO = 63,55 г/моль + 15,999 г/моль = 79,55 г/моль
Тепер можемо використовувати стехіометрію для визначення кількості молів купрум(II) оксиду:
n = маса / молярна маса
n = 396 г / 79,55 г/моль = 4,98 моль
Оскільки реакція відновлення відбувається зі співвідношенням 1:1 між CuO та H2, кількість молів водню, яку необхідно, щоб відновити всі молі міді, дорівнює кількості молів купрум(II) оксиду:
n(H2) = 4,98 моль
Тепер можемо визначити масу водню за допомогою його молярної маси:
Маса водню = кількість молів * молярна маса
Маса водню = 4,98 моль * 2,016 г/моль = 10,05 г
Отже, маса міді, яку можна одержати при відновленні, дорівнює масі купрум(II) оксиду, а саме 450 г.