7. Какой из железосодержащих минералов предпочтительнее использовать для получения железа, учитывая содержание в руде нужного элемента: пирит FeS2, лимонит Fe2O3·2H2O, магнетит Fe3O4, гематит Fe2O3? Ответ обоснуйте, рассчитав массовую долю железа в указанных соединениях.

Решение:

Чтобы определить, какой минерал предпочтительнее для получения железа, рассчитаем массовую долю железа (Fe) в каждом из предложенных соединений. Для расчетов возьмём молярные массы элементов: Fe = 56 г/моль, S = 32 г/моль, O = 16 г/моль, H = 1 г/моль.

1. Пирит (FeS₂)

• Молярная масса FeS₂ = 56 + 2 * 32 = 56 + 64 = 120 г/моль.
• Массовая доля Fe: \( \frac{56}{120} \times 100\% \approx 46.7\% \)

2. Лимонит (Fe₂O₃·2H₂O)

• Молярная масса Fe₂O₃·2H₂O = 2 * 56 + 3 * 16 + 2 * (2 * 1 + 16) = 112 + 48 + 2 * 18 = 160 + 36 = 196 г/моль.
• Массовая доля Fe: \( \frac{2 \times 56}{196} \times 100\% = \frac{112}{196} \times 100\% \approx 57.1\% \)

3. Магнетит (Fe₃O₄)

• Молярная масса Fe₃O₄ = 3 * 56 + 4 * 16 = 168 + 64 = 232 г/моль.
• Массовая доля Fe: \( \frac{3 \times 56}{232} \times 100\% = \frac{168}{232} \times 100\% \approx 72.4\% \)

4. Гематит (Fe₂O₃)

• Молярная масса Fe₂O₃ = 2 * 56 + 3 * 16 = 112 + 48 = 160 г/моль.
• Массовая доля Fe: \( \frac{2 \times 56}{160} \times 100\% = \frac{112}{160} \times 100\% = 70\% \)

Сравнивая полученные значения, видим, что наибольшее содержание железа в магнетите (Fe₃O₄) — 72.4%.

Ответ: Предпочтительнее использовать магнетит (Fe₃O₄), так как в нём содержится наибольшая массовая доля железа (72.4%).