Давайте решим задачу пошагово и подробно, чтобы понять процесс.
Дано:
- Масса образца оксида железа(III) (Fe₂O₃): 215 кг
- Примесь — оксид меди(II) (CuO): 7% от всей массы
- Нужно найти массу чистого железа (Fe), которое можно получить при восстановлении.
Шаг 1. Определить массу чистого оксида железа(III)
Масса примеси — оксида меди(II):
[
m_{\text{примесь}} = 7% \times 215, \text{кг} = 0{,}07 \times 215, \text{кг} = 15{,}05, \text{кг}
]
Масса оксида железа(III):
[
m_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 215, \text{кг} - 15{,}05, \text{кг} = 199{,}95, \text{кг}
]
Шаг 2. Определить содержание железа в оксиде Fe₂O₃
Молярные массы:
- Fe: 55,85 г/моль
- O: 16 г/моль
Молярная масса Fe₂O₃:
[
(2 \times 55,85) + (3 \times 16) = 111,7 + 48 = 159,7, \text{г/моль}
]
Масса железа в 1 моль Fe₂O₃:
[
2 \times 55,85, \text{г} = 111,7, \text{г}
]
Массовая доля железа в оксиде:
[
\frac{111,7, \text{г}}{159,7, \text{г}} \approx 0{,}7, \text{или}, 70%
]
Шаг 3. Вычислить массу железа в образце
Масса железа в оксиде:
[
m_{\text{Fe в Fe}_2\text{O}_3} = 0{,}7 \times 199{,}95, \text{кг} \approx 139{,}97, \text{кг}
]
Шаг 4. Реакция восстановления оксида железа(III) до железа
Общая схема реакции (при восстановлении угарным газом):
[
\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2
]
Из неё видно:
- 1 молекула Fe₂O₃ содержит 2 молекулы Fe.
- Масса железа в 1 моль Fe₂O₃ — 111,7 г, а его масса в 2 моль — 2 × 55,85 г = 111,7 г (подтверждает долю, которую мы нашли).
Таким образом, по закону сохранения массы и стехиометрии:
Масса железа, которое можно получить из полного восстановления:
Масса железа равна массе содержания железа в исходном оксиде, поскольку железо полностью высвободится при восстановлении. Значит:
[
m_{\text{железа}} \approx 139{,}97, \text{кг}
]
Ответ:
Масса железа, которую можно получить — примерно 140 кг.
Если есть вопросы или требуется более детальное объяснение — обращайтесь!
