Объем оксида углерода(II) и масса кокса для восстановления оксида железа
Какой объем оксида углерода (II) (н. у.) вступит в реакцию полного восстановления оксида железа (III) массой 6400 т? Определите массу кокса, необходимую для образования такого объема газообразного восстановителя, если массовая доля углерода в коксе 92%.
Дано
`m(Fe_2O_3) = 6400 text{ т} = 6.4*10^9 text{ г}`
`ω(C) = 92%`
Найти
`V(CO) = text{?}`
`m_text{тех.}(C) = text{?}`
Решение
Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа(III) угарным газом:
`Fe_2O_3 + 3CO = 2Fe + 3CO_2`
Найдём количество вещества оксида железа(III):
`n(Fe_2O_3) = (m(Fe_2O_3))/(M(Fe_2O_3)) = (6.4*10^9)/(160) = 4*10^7 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества CO в 3 раза больше количества Fe₂O₃:
`n(CO) = 3*n(Fe_2O_3) = 3*4*10^7 = 1.2*10^8 text{ моль}`
Найдём объём CO при н.у.:
`V(CO) = n(CO)*V_m = 1.2*10^8*22.4 = 2.688*10^9 text{ л} = 2.688*10^6 text{ м}^3`
Теперь найдём массу чистого углерода, необходимого для получения такого количества CO. Реакция получения CO из кокса:
`2C + O_2 = 2CO`
Согласно уравнению, количество вещества C равно количеству вещества CO:
`n(C) = n(CO) = 1.2*10^8 text{ моль}`
Найдём массу чистого углерода:
`m(C) = n(C)*M(C) = 1.2*10^8*12 = 1.44*10^9 text{ г} = 1440 text{ т}`
Рассчитаем массу технического кокса с содержанием углерода 92%:
`m_text{тех.}(C) = (100*m(C))/(ω(C)) = (100*1440)/92 = 1565 text{ т}`
Ответ
`V(CO) = 2.688*10^6 text{ м}^3`
`m_text{тех.}(C) = 1565 text{ т}`