из железной окалины Fe³O⁴ восстановление углерода получили 200 кг железа с выходом продукта реакции 70% Найти массу углерода израсходованного восстановления
Чтобы найти массу углерода, использованного в процессе восстановления из железной окалины (Fe₃O₄), сначала нужно написать уравнение реакции восстановления. Восстановление Fe₃O₄ углеродом (C) можно представить следующим образом:
\[ Fe₃O₄ + 4C \rightarrow 3Fe + 4CO \]
Из уравнения видно, что 1 моль Fe₃O₄ реагирует с 4 молями углерода для получения 3 молей железа.
Теперь, рассматривая данные задачи:
- Выход железа составил 70%. Это означает, что если бы реакция прошла на 100%, мы получили бы большее количество железа.
- Реакция фактически дала 200 кг железа при 70% выходе. Найдем теоретически возможную массу железа.
\[ \text{Теоретическая масса железа} = \frac{\text{Фактическая масса}}{\text{Выход}} = \frac{200 \text{ кг}}{0.7} \approx 285.71 \text{ кг} \]
Теперь нам нужно узнать, сколько моль железа соответствует этой массе. Молярная масса железа (Fe) равна примерно 56 г/моль.
\[ \text{Количество моль железа} = \frac{285710 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 5101.79 \text{ моль} \]
Согласно уравнению реакции, 3 моль железа производятся за счёт 4 моль углерода. Следовательно, количество моль углерода, необходимое для получения горячего железа, можно вычислить:
\[ \frac{4 \text{ моль C}}{3 \text{ моль Fe}} \times 5101.79 \text{ моль Fe} \approx 6802.39 \text{ моль C} \]
Теперь найдем массу углерода, использованного в реакции. Молярная масса углерода (C) примерно равна 12 г/моль.
\[ \text{Масса углерода} = 6802.39 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 81628.68 \text{ г} \approx 81.63 \text{ кг} \]
Таким образом, масса углерода, использованного для восстановления железной окалины, составляет примерно 81.63 кг.
