При сжигании 100г пирита FeS2 образовался оксид железа (3). Вычислите масск углерода, который понадобится для получения из этого оксида
Для решения задачи сначала нужно понять, какие химические реакции происходят при сжигании пирита (FeS₂) и образовании оксида железа (III) (Fe₂O₃).
Записываем реакцию сжигания пирита:
Пирит на воздухе сгорает, образуя оксид железа (III) и диоксид серы: \[ 4 \, \text{FeS}_2 + 11 \, \text{O}_2 \rightarrow 2 \, \text{Fe}_2\text{O}_3 + 8 \, \text{SO}_2 \]
Определяем, сколько железа и серы содержится в 100 г пирита:
Молярная масса пирита (FeS₂) равна:
- Fe: 55.85 г/моль
- S: 32.07 г/моль \[ \text{ММ}_{\text{FeS}_2} = 55.85 + 2 \times 32.07 = 119.19 \, \text{г/моль} \]
Найдем количество моль в 100 г пирита: \[ n = \frac{100 \, \text{г}}{119.19 \, \text{г/моль}} \approx 0.839 \, \text{моль} \]
Определяем, сколько оксидов железа можно получить:
Согласно уравнению реакции: \[ 4 \, \text{FeS}_2 \rightarrow 2 \, \text{Fe}_2\text{O}_3 \]
Из 4 моль FeS₂ получается 2 моль Fe₂O₃. Следовательно, из 0.839 моль FeS₂ получится: \[ n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{2}{4} \times 0.839 \approx 0.4195 \, \text{моль} \]
Переходим к расчету массы углерода, необходимого для получения оксида железа:
Из оксида железа Fe₂O₃ может быть восстановление углеродом (по добавлению углерода): \[ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3 \, C \rightarrow 2 \, \text{Fe} + 3 \, \text{CO} \]
Для 1 моль Fe₂O₃ необходимо 3 моль C. Следовательно, для 0.4195 молей Fe₂O₃ понадобится: \[ n(C) = 3 \times 0.4195 \approx 1.2585 \, \text{моль} \]
Теперь вычисляем массу углерода:
Молярная масса углерода (C) равна 12.01 г/моль. Тогда: \[ m(C) = n(C) \times \text{ММ}_C = 1.2585 \, \text{моль} \times 12.01 \, \text{г/моль} \approx 15.107 \, \text{г} \]
Таким образом, для получения оксида железа (III) из 100 г пирита FeS₂ потребуется приблизительно 15.1 г углерода.
