Question

70.* Реакция получения Fe при взаимодействии Fe3O4 и AI протекает с выходом 96 %, а реакция получения Fe при взаимодействии Fe2О3 и Н2 - с выходом 85 %. Как должны относиться массы Fe2O3 и Fe3O4 чтобы масса полученного Fe в обоих случаях была равной?

Answer 1

Дано:

η1 = 96%

η2 = 85%

m1 практ.(Fe) = m2 практ.(Fe)

Найти:

m(Fe2O3) : m(Fe3O4) - ?

Решение:

1) 3Fe3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe;

Fe2O3 + 3H2 → 3H2O + 2Fe;

2) Если m1 практ.(Fe) = m2 практ.(Fe), то n1 практ.(Fe) = n2 практ.(Fe);

3) Пусть n1 практ.(Fe) = n2 практ.(Fe) = (х) моль;

4) n1 теор.(Fe) = n1 практ. * 100% / η1 = х * 100% / 96% = (х / 0,96) моль;

5) n(Fe3O4) = n1 теор.(Fe) * 3 / 9 = (х / 0,96) * 3 / 9 = (х / 2,88) моль;

6) m(Fe3O4) = n * M = (х / 2,88) * 232 = (232х / 2,88) г;

7) n2 теор.(Fe) = n2 практ. * 100% / η2 = х * 100% / 85% = (х / 0,85) моль;

8) n(Fe2O3) = n2 теор.(Fe) / 2 = (х / 0,85) / 2 = (х / 1,7) моль;

9) m(Fe2O3) = n * M = (х / 1,7) * 160 = (160х / 1,7) г;

10) m(Fe2O3) / m(Fe3O4) = (160х / 1,7) / (232х / 2,88) = 1,17.

Ответ: Масса Fe2O3 должна быть в 1,17 раз больше массы Fe3O4.

Answer 2

Для решения этой задачи мы должны сначала выразить массы Fe в обоих реакциях в терминах масс исходных соединений Fe3O4 и Fe2O3, а затем приравнять эти массы.

1. Реакция Fe3O4 и Al:

   • Выход Fe: 96%
   • Молярная масса Fe3O4: 3 * 55.85 (Fe) + 4 * 16 (O) = 231.4 г/моль
   • Молярная масса Fe: 55.85 г/моль
   • Пусть масса Fe3O4 равна x г, тогда масса Fe, полученного из Fe3O4, составит 0.96 * x г.

2. Реакция Fe2O3 и H2:

   • Выход Fe: 85%
   • Молярная масса Fe2O3: 2 * 55.85 (Fe) + 3 * 16 (O) = 159.7 г/моль
   • Пусть масса Fe2O3 равна y г, тогда масса Fe, полученного из Fe2O3, составит 0.85 * y г.

Теперь мы можем приравнять массы Fe, полученных в обоих случаях: 0.96 * x = 0.85 * y

Для того чтобы масса полученного Fe была одинаковой, x и y должны соотноситься следующим образом: x = (0.85 / 0.96) * y x ≈ 0.8854y

Таким образом, масса Fe3O4 должна быть приблизительно 0.8854 раза массы Fe2O3, чтобы масса полученного Fe в обоих случаях была равной.