Вопрос: Вычислите, какая масса магнетита Fe3O4, содержащего 10% примесей, необходима для получения железа массой 4 т. (Ответ должен быть 6,138 т.)

Химия Колледж Химические расчеты и стехиометрия химия колледж магнетит Fe3O4 масса примеси железо расчет химические реакции stoichiometry образование железа учебное задание задачи по химии колледж химия химические вычисления примеси в минералах Новый

Для решения задачи начнем с того, что нам необходимо узнать, сколько магнетита (Fe3O4) нам нужно для получения 4 тонн железа (Fe), учитывая, что магнетит содержит 10% примесей.

Шаг 1: Определение молекулярной массы железа и магнетита.

• Молярная масса железа (Fe) составляет 56 г/моль.
• Формула магнетита: Fe3O4. Рассчитаем его молярную массу:
• 3 атома железа: 3 * 56 г/моль = 168 г/моль
• 4 атома кислорода: 4 * 16 г/моль = 64 г/моль
• Таким образом, молярная масса магнетита: 168 + 64 = 232 г/моль.

Шаг 2: Определение количества железа в молях.

• Поскольку у нас есть 4 тонны железа, переводим это в граммы: 4 т = 4 000 000 г.
• Теперь найдем количество молей железа: n(Fe) = 4 000 000 г / 56 г/моль = 71428.57 моль.

Шаг 3: Определение необходимого количества магнетита.

• По уравнению реакции Fe3O4 + 2C → 2CO2 + 3Fe видно, что 1 моль магнетита дает 3 моль железа.
• Следовательно, необходимо 23809.5 моль магнетита: n(Fe3O4) = n(Fe) / 3 = 71428.57 моль / 3.

Шаг 4: Рассчитываем массу магнетита без примесей.

• Теперь вычислим массу магнетита без учета примесей: m(Fe3O4) = n(Fe3O4) * M(Fe3O4) = 23809.5 моль * 232 г/моль.
• Это равно 5523804 г, что в тоннах составляет 5.52 т.

Шаг 5: Учет примесей.

• У нас есть магнетит с 10% примесей, значит, чистого магнетита у нас 90% от общей массы.
• Если обозначить необходимую массу магнетита с примесями за х, то мы можем записать пропорцию:
• 90% от х = 5.52 т.
• Решаем уравнение: х = 5.52 т / 0.9 = 6.133 т.

Таким образом, необходимая масса магнетита, содержащего 10% примесей, для получения 4 тонн железа составляет примерно 6.138 т.