Вычислите объём оксида углерода (II) (н. у.), который потребуется для восстановления железа из 2,32 т магнитно- го железняка, содержащего 5% пустой породы. Вычисли- те количество вещества железа, которое при этом полу- чится, если выход его составляет 80% от теоретически возможного.

Решение:

Для начала определим массу чистого железа в железняке. Масса железняка составляет 2,32 т. Из них 5% — пустая порода, значит, 95% — это чистое железо.

Масса железа \( m_{Fe} = 2,32 \text{ т} \times 0,95 = 2,196 \text{ т} \).

Переведем массу железа в граммы: \( 2,196 \text{ т} = 2 196 000 \text{ г} \).

Молярная масса железа \( M_{Fe} = 56 \text{ г/моль} \).

Количество вещества железа: \( \nu_{Fe} = \frac{m_{Fe}}{M_{Fe}} = \frac{2196000 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 39214 \text{ моль} \).

Для восстановления железа из оксидов при нормальных условиях используется реакция:

\[ \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{CO} \rightarrow 3\text{Fe} + 4\text{CO}_2 \]

Согласно уравнению реакции, на 3 моль железа (Fe) требуется 4 моль оксида углерода (II) (CO).

Тогда на \( 39214 \text{ моль} \) железа потребуется:

\[ \nu_{CO} = \frac{4}{3} \times \nu_{Fe} = \frac{4}{3} \times 39214 \text{ моль} \approx 52285 \text{ моль} \].

Объем оксида углерода (II) (CO) при нормальных условиях (н.у.) вычисляется по формуле:

\[ V = \nu \times V_m \]

где \( V_m \) — молярный объем газов при н.у., равный \( 22,4 \text{ л/моль} \).

\[ V_{CO} = 52285 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 1171184 \text{ л} = 1171,184 \text{ м}^3 \].

Теперь рассчитаем количество железа, которое получится, если выход составляет 80% от теоретически возможного.

Теоретически возможное количество железа — это \( \nu_{Fe} \approx 39214 \text{ моль} \).

Реальное количество железа:

\[ \nu_{Fe, реальное} = \nu_{Fe} \times 0,80 = 39214 \text{ моль} \times 0,80 \approx 31371 \text{ моль} \].

Масса полученного железа:

\[ m_{Fe, реальное} = \nu_{Fe, реальное} \times M_{Fe} = 31371 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} \approx 1756776 \text{ г} = 1,757 \text{ т} \].

Ответ: Объем оксида углерода (II) составит примерно 1171,184 м³. Количество полученного железа составит примерно 1,757 т.