Question

7. При взаимодействии магнетита (FeO,) массой 110 кг с монооксидом углерода получено 65,3 кг железа. Рассчитайте практический выход железа. Определите объем (при н. у.) полученного газа.​

Answer 1

Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2

n(Fe3O4) = 0,474 кмоль

n(Fe)теорет = 0,474*3 = 1,422 кмоль.

масса железа = 1,422*56 = 79,66 кг

выход железа = 65,3/79,66*100 = 81,97%

объём газа = 0,474*4*22,4 = 42,47 кубических метров

Answer 2

Для расчета практического выхода железа (Fe) из реакции магнетита (Fe3O4) с монооксидом углерода (CO), нужно сначала определить теоретический максимальный выход железа из данного количества магнетита и затем выразить практический выход в процентах от теоретического.

Сначала составим уравнение реакции между магнетитом и монооксидом углерода:

$$Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2.$$

Из уравнения видно, что каждые 1 моль Fe3O4 дают 3 моли Fe. Следовательно, можно выразить теоретический максимальный выход Fe из данного количества магнетита:

$$\text{моль Fe} = \frac{\text{моль Fe3O4} \times 3}{1}.$$

Теперь перейдем к массам:

$$\text{масса Fe} = \text{моль Fe} \times \text{молярная масса Fe}.$$

Молярная масса Fe3O4 = 3 * молярная масса Fe + молярная масса O = 3 * 55.85 + 16 = 159.7 г/моль.

Теперь посчитаем моль Fe3O4:

$$\text{моль Fe3O4} = \frac{\text{масса Fe3O4}}{\text{молярная масса Fe3O4}}.$$

Подставляем все значения:

$$\text{моль Fe} = \frac{\frac{110\,кг}{159.7\,г/моль} \times 3}{1} = 2.18\,моль.$$

Теперь масса Fe:

$$\text{масса Fe} = 2.18\,моль \times 55.85\,г/моль = 121.69\,кг.$$

Теперь можно рассчитать практический выход железа:

$$\text{Практический выход железа} = \frac{65.3\,кг}{121.69\,кг} \times 100\% ≈ 53.76\%.$$

Чтобы определить объем газа (CO2), образовавшегося в реакции, при нормальных условиях, мы должны использовать закон идеальных газов и учесть, что 4 моли CO дают 4 моли CO2.

Объем 1 моли идеального газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм давления) примерно равен 22.7 л.

Теперь вычислим количество молей CO2:

$$\text{моль CO2} = \frac{4 \times \text{моль CO}}{4} = \text{моль CO}.$$

Теперь можно рассчитать объем CO2:

$$\text{Объем CO2} = \text{моль CO2} \times 22.7\,л/моль.$$

Так как мы знаем, что количество молей CO равно количеству молей Fe3O4, то:

$$\text{Объем CO2} = 2.18\,моль \times 22.7\,л/моль ≈ 49.46\,л.$$

Итак, практический выход железа составляет около 53.76%, а объем полученного газа (CO2) при нормальных условиях составляет около 49.46 л.