Объём оксида углерода для получения железа из магнитного железняка
Вычислите объём оксида углерода (II) (н. у.), который по требуется для восстановления железа из 2,32 т магнитного железняка, содержащего 5% пустой породы. Вычислите количество вещества железа, которое при этом получится, если выход его составляет 80% от теоретически возможного.
Дано
`m_text{тех.}(Fe_3O_4) = 2.32 text{ т} = 2320 text{ кг}`
`ω(text{примесей}) = 5%`
`η(Fe) = 80%`
Найти
`V(CO) = text{ ?}`
`n_text{практ.}(Fe) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции восстановления железа из магнитного железняка:
`Fe_3O_4 + 4CO = 3Fe + 4CO_2 text{↑}`
Найдём массовую долю чистого магнитного железняка в руде:
`ω(Fe_3O_4) = 100% - ω(text{примесей}) = 100% - 5% = 95%`
Вычислим массу чистого `Fe_3O_4`:
`m(Fe_3O_4) = (ω(Fe_3O_4)*m_text{тех.}(Fe_3O_4))/100 = (95*2320)/100 = 2204 text{ кг}`
Найдём молярную массу магнитного железняка:
`M(Fe_3O_4) = 3*56 + 4*16 = 232 text{ г/моль} = 0.232 text{ кг/моль}`
Вычислим количество вещества магнитного железняка:
`n(Fe_3O_4) = (m(Fe_3O_4))/(M(Fe_3O_4)) = 2204/0.232 = 9500 text{ моль} = 9.5 text{ кмоль}`
Найдем количество угарного газа по уравнению реакции:
`n(CO) = 4*n(Fe_3O_4) = 4*9.5 = 38 text{ кмоль}`
Найдём объём оксида углерода(II) при н.у.:
`V(CO) = n(CO)*V_m = 38*22.4 = 851.2 text{ м}^3`
Найдем количество железа по уравнению реакции:
`n_text{теор.}(Fe) = 3*n(Fe_3O_4) = 3*9.5 = 28.5 text{ кмоль}`
С учётом выхода продукта 80% найдём практическое количество вещества железа:
`n_text{практ.}(Fe) = (η(Fe)*n_text{теор.}(Fe))/100 = (80*28.5)/100 = 22.8 text{ кмоль}`
Ответ
`V(CO) = 851.2 text{ м}^3`
`n_text{практ.}(Fe) = 22.8 text{ кмоль}`