Железо в промышленности получают из металлосодержащих руд путём их восстановления газообразным водородом. Наиболее богат железом магнетит - руда, в состав которой входит оксид…
Железо в промышленности получают из металлосодержащих руд путём их восстановления газообразным водородом. Наиболее богат железом магнетит - руда, в состав которой входит оксид железа (II) и оксид железа (III). 800 г магнетита, очищенного от примесей (смесь оксидов железа (II) и (III)) восстановили водородом. Вычислите массу образовавшегося железа, если оксида железа (III) в магнетите 70% по массе.
Первым делом давайте определим состав магнетита. У нас есть 800 г магнетита, в котором 70% составляет оксид железа (III) \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \), а 30% - оксид железа (II) \( \text{FeO} \).
Шаг 1: Рассчитаем массу оксидов
Масса оксида железа (III): \[ m(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 800 \, \text{г} \times 0.7 = 560 \, \text{г} \]
Масса оксида железа (II): \[ m(\text{FeO}) = 800 \, \text{г} \times 0.3 = 240 \, \text{г} \]
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества оксидов
Теперь определим количество вещества для каждого из оксидов.
Для оксида железа (III) \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \):
- Молярная масса \( \text{Fe}_2\text{O}_3 = 2 \times 55.85 + 3 \times 16.00 = 159.7 \, \text{г/моль} \)
- Количество вещества: \[ n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{560 \, \text{г}}{159.7 \, \text{г/моль}} \approx 3.50 \, \text{моль} \]
Для оксида железа (II) \( \text{FeO} \):
- Молярная масса \( \text{FeO} = 55.85 + 16.00 = 71.85 \, \text{г/моль} \)
- Количество вещества: \[ n(\text{FeO}) = \frac{240 \, \text{г}}{71.85 \, \text{г/моль}} \approx 3.34 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Рассчитаем образовавшееся железо
Теперь необходимо рассчитать, сколько железа (Fe) получится при восстановлении каждого из оксидов.
Из оксида железа (III) \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \): \[ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O} \] Из 1 моль \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \) образуется 2 моль железа: \[ n(\text{Fe}) \text{ из } \text{Fe}_2\text{O}_3 = 3.50 \, \text{моль} \times 2 = 7.00 \, \text{моль} \]
Из оксида железа (II) \( \text{FeO} \): \[ \text{FeO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Fe} + \text{H}_2\text{O} \] Из 1 моль \( \text{FeO} \) образуется 1 моль железа: \[ n(\text{Fe}) \text{ из } \text{FeO} = 3.34 \, \text{моль} \times 1 = 3.34 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Общее количество железа
Общее количество железа: \[ n_{\text{total}}(\text{Fe}) = 7.00 + 3.34 \approx 10.34 \, \text{моль} \]
Шаг 5: Рассчитаем массу образовавшегося железа
\[ \text{Молярная масса железа (Fe)} = 55.85 \, \text{г/моль} \] \[ m(\text{Fe}) = n_{\text{total}}(\text{Fe}) \times \text{Молярная масса Fe} \] \[ m(\text{Fe}) = 10.34 \, \text{моль} \times 55.85 \, \text{г/моль} \approx 576.31 \, \text{г} \]
Ответ:
Масса образовавшегося железа составляет примерно 576.31 г.
