Question

1. Обчисли об'єм чадного газу (СО), який потрібен для відновлювання заліза з його руди гематиту, масою 3 кг, якщо масова частка домішок 45%(н.у.) 2. Яку масу міді можно одержати при відновленні воднем 450 г купрум(II) оксиду, в якому 12% домішок?

Answer 1

Відповідь: Нижче

Пояснення:

1. Спочатку потрібно знайти масу чистого заліза, яке можна одержати з 3 кг гематиту. Молекулярна маса гематиту Fe2O3 = 2 x 55,85 г/моль + 3 x 16,00 г/моль = 159,70 г/моль. Тому маса чистого заліза дорівнює:

(2 x 55,85 г/моль) / 159,70 г/моль x 3 кг x (1 - 0,45) = 2,61 кг

Далі треба обчислити кількість моль СО, яка потрібна для відновлення Fe2O3 до Fe:

Fe2O3 + 3 CO -> 2 Fe + 3 CO2

1 моль Fe2O3 потребує 3 молі СО, тому маса СО, потрібна для відновлення Fe2O3 в масі 2,61 кг, дорівнює:

2,61 кг / 159,70 г/моль x 3 моль/1 моль = 0,0498 кмоль

Об'єм СО можна обчислити з використанням ідеального газового закону:

V = nRT/P

де n - кількість молів газу, R - універсальна газова стала (8,31 Дж/(моль·К)), T - температура (зазвичай приймають кімнатну температуру 298 К), P - тиск (тиск чадного газу можна прийняти на рівні атмосферного тиску, тобто 101,3 кПа).

Отже, об'єм СО, який потрібен для відновлення заліза, дорівнює:

V = 0,0498 кмоль x 8,31 Дж/(моль·К) x 298 К / 101,3 кПа = 1,13 м³

2. Спочатку необхідно визначити масу чистого купрум(II) оксиду у зразку:

Маса чистого CuO = Маса зразку * Відсоток чистого CuO у зразку / 100

Маса чистого CuO = 450 г * 88 / 100 = 396 г

Далі необхідно знайти молярну масу купрум(II) оксиду:

CuO = 63,55 г/моль + 15,999 г/моль = 79,55 г/моль

Тепер можемо використовувати стехіометрію для визначення кількості молів купрум(II) оксиду:

n = маса / молярна маса

n = 396 г / 79,55 г/моль = 4,98 моль

Оскільки реакція відновлення відбувається зі співвідношенням 1:1 між CuO та H2, кількість молів водню, яку необхідно, щоб відновити всі молі міді, дорівнює кількості молів купрум(II) оксиду:

n(H2) = 4,98 моль

Тепер можемо визначити масу водню за допомогою його молярної маси:

Маса водню = кількість молів * молярна маса

Маса водню = 4,98 моль * 2,016 г/моль = 10,05 г

Отже, маса міді, яку можна одержати при відновленні, дорівнює масі купрум(II) оксиду, а саме 450 г.

Answer 2

1. Для відновлення заліза з руди гематиту (Fe2O3) використовується чадний газ (СО), який реагує з оксидом заліза за наступною реакцією:

Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2

Масова частка домішок (н.у.) в руді гематиту складає 45%. Це означає, що чистий оксид заліза (Fe2O3) становить 100% - 45% = 55% маси руди гематиту.

Маса чистого оксиду заліза: Маса Fe2O3 = 0.55 * 3 кг = 1.65 кг

З реакції видно, що для відновлення 1 молекули Fe2O3 потрібно 3 молекули СО. Тобто, масове співвідношення Fe2O3 до CO дорівнює 1:3.

Маса чадного газу (СО) необхідна для відновлення Fe2O3: Маса CO = (1.65 кг Fe2O3) * (3 молекули CO / 1 молекула Fe2O3) * (28.97 г / моль) = 151.63 г

Тому, для відновлення заліза з руди гематиту масою 3 кг, необхідно 151.63 г чадного газу (СО).

2. Для відновлення купрум(II) оксиду (CuO) воднем (H2) використовується наступна реакція:

CuO + H2 -> Cu + H2O

Масова частка домішок (н.у.) в купрум(II) оксиді складає 12%. Це означає, що чистий оксид містить 100% - 12% = 88% маси CuO.

Маса чистого купрум(II) оксиду: Маса CuO = 0.88 * 450 г = 396 г

З реакції видно, що для відновлення 1 молекули CuO потрібно 1 молекула H2. Тобто, масове співвідношення CuO до H2 дорівнює 1:1.

Маса міді (Cu), яку можна одержати при відновленні CuO: Маса Cu = (396 г CuO) * (1 молекула