Question

Какая масса железа может быть получена алюминотермией из 1 кг природного магнетита, содержащего 7,2 % примесей?

Answer 1

Для решения данной задачи необходимо знать состав магнетита и примесей, а также уравнение реакции алюминотермии.

Магнетит (Fe3O4) является оксидом железа, состоящим из трех атомов железа и четырех атомов кислорода. Следовательно, молярная масса магнетита равна: Молярная масса Fe3O4 = (3 * молярная масса Fe) + (4 * молярная масса O) Молярная масса Fe3O4 = (3 * 55,85 г/моль) + (4 * 16 г/моль) Молярная масса Fe3O4 = 231,4 г/моль

Таким образом, в 1 кг (1000 г) природного магнетита содержится: Количество молей Fe3O4 = масса / молярная масса Количество молей Fe3O4 = 1000 г / 231,4 г/моль Количество молей Fe3O4 ≈ 4,32 моль

Теперь уравнение реакции алюминотермии: Fe3O4 + 8Al -> 9Fe + 4Al2O3

Из уравнения видно, что на 1 моль Fe3O4 требуется 8 молей алюминия (Al) для полного превращения его в железо (Fe). Следовательно, для 4,32 моль Fe3O4 потребуется: Количество молей Al = 8 * количество молей Fe3O4 Количество молей Al = 8 * 4,32 моль Количество молей Al ≈ 34,56 моль

Молярная масса алюминия (Al) равна 26,98 г/моль. Таким образом, масса алюминия, необходимая для реакции, составит: Масса Al = количество молей Al * молярная масса Al Масса Al = 34,56 моль * 26,98 г/моль Масса Al ≈ 931,51 г

Однако, в задаче сказано, что магнетит содержит 7,2% примесей. Следовательно, масса железа (Fe), которую можно получить алюминотермией, будет меньше.

Масса железа (Fe) = масса Fe3O4 * (1 - % примесей) Масса железа (Fe) = 1000 г * (1 - 7,2%) Масса железа (Fe) = 1000 г * 0,928 Масса железа (Fe) ≈ 928 г

Таким образом, при алюминотермическом процессе из 1 кг природного магнетита, содержащего 7,2% примесей, можно получить примерно 928 г железа.