Чтобы решить задачу, следуем следующим шагам:
Определим химическую формулу:
- Гематит (Fe₂O₃) состоит из двух атомов железа и трех атомов кислорода.
- Оксид железа (III) - другое название гематита.
Находим массовую долю железа в Fe₂O₃:
- Атомная масса Fe ≈ 56 г/моль.
- Атомная масса O ≈ 16 г/моль.
- Молярная масса Fe₂O₃ = 2 * 56 + 3 * 16 = 112 + 48 = 160 г/моль.
Массовая доля железа в Fe₂O₃: \[ \text{Массовая доля Fe} = \frac{2 \times 56}{160} \approx 0.7 \]
Определяем количество гематита для получения 12 кг железа:
- Нужно получить 12 кг железа (12,000 г).
- Вычислим необходимую массу гематита: \[ \text{Масса гематита} = \frac{\text{масса Fe}}{\text{массовая доля Fe}} = \frac{12,000}{0.7} \approx 17,143 \text{ г} \]
Преобразуем в килограммы: \[ 17,143 \text{ г} = 17.143 \text{ кг} \]
Учитываем, что только 82% гематита - это оксид железа:
- То есть, для чистого оксида понадобится больше гематита: \[ \text{Необходимая масса гематита} = \frac{17.143}{0.82} \approx 20.908 \text{ кг} \]
Таким образом, чтобы получить 12 кг железа карботермическим способом, следует взять примерно 20.9 кг гематита.