Из каких руд началось промышленное производство железа только в конце 1 тысячелетия до н.э.? Какое количество железа

Koko_9292

32

Промышленное производство железа началось в конце 1 тысячелетия до н.э. с использованием руды гематита (Fe2O3) и магнетита (Fe3O4). Оба этих оксида железа содержат необходимые компоненты для производства металла.

Для расчета количества получаемого железа из 80 кг оксида железа(III), нам нужно знать его молярную массу. Молярная масса оксида железа(III) (Fe2O3) равна 159,69 г/моль.

Количество молей оксида железа(III) можно найти, разделив массу на молярную массу:

\[
\text{количество молей} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}
\]

\[
\text{количество молей} = \frac{80 \, \text{кг}}{159,69 \, \text{г/моль}}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{количество молей} \approx 0,502 \, \text{моль}
\]

Поскольку оксид железа(III) является исходным соединением, а железо в процессе восстановления не теряется, то количество железа, получаемого металлургами, будет равно количеству молей оксида железа(III).

Теперь давайте рассчитаем количество железа в молях:

\[
\text{количество железа} = \text{количество молей} \cdot \text{мольная масса железа}
\]

Мольная масса железа (Fe) равна 55,85 г/моль.

\[
\text{количество железа} = 0,502 \, \text{моль} \cdot 55,85 \, \text{г/моль}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{количество железа} \approx 28 \, \text{г}
\]

Чтобы рассчитать количество угля (углерода), необходимого для восстановления оксида железа(III), мы должны знать, что каждый атом углерода взаимодействует с одним атомом кислорода в оксиде железа(III), чтобы образовать \(CO_2\).

Так как уголь предоставляет два атома углерода на один атом кислорода, нам нужно удвоить количество атомов углерода, чтобы получить количество угля, необходимого для восстановления оксида железа(III).

Количество молей углерода можно найти, используя количество молей оксида железа(III):

\[
\text{количество молей углерода} = 2 \cdot \text{количество молей оксида железа(III)}
\]

\[
\text{количество молей углерода} = 2 \cdot 0,502 \, \text{моль}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{количество молей углерода} \approx 1,004 \, \text{моль}
\]

Мольная масса углерода (C) равна 12,01 г/моль.

Теперь рассчитаем массу угля (углерода):

\[
\text{масса угля} = \text{количество молей углерода} \cdot \text{мольная масса углерода}
\]

\[
\text{масса угля} = 1,004 \, \text{моль} \cdot 12,01 \, \text{г/моль}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{масса угля} \approx 12,06 \, \text{г}
\]

Таким образом, для восстановления 80 кг оксида железа(III), металлургам потребуется примерно 28 г железа и около 12 г угля. Если при восстановлении оксидов Fe2O3 и SnO2 было получено по 20 г железа (Fe) и олова (Sn), учитывая соотношение между молями и массой, можно рассчитать количество использованных оксидов.

Масса оксида железа(III) (Fe2O3) равна 159,69 г/моль, и известно, что было получено 20 г железа. Рассчитаем количество молей оксида железа(III):

\[
\text{количество молей оксида железа(III)} = \frac{\text{масса железа}}{\text{мольная масса железа(III)}}
\]

\[
\text{количество молей оксида железа(III)} = \frac{20 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{количество молей оксида железа(III)} \approx 0,358 \, \text{моль}
\]

Точно так же можно рассчитать количество использованного оксида олова (SnO2), исходя из полученного 20 г олова:

\[
\text{количество молей оксида олова(SnO2)} = \frac{\text{масса олова}}{\text{мольная масса олова (SnO2)}}
\]

\[
\text{количество молей оксида олова(SnO2)} = \frac{20 \, \text{г}}{118,71 \, \text{г/моль}}
\]

Рассчитаем:

\[
\text{количество молей оксида олова(SnO2)} \approx 0,168 \, \text{моль}
\]

Таким образом, было использовано примерно 0,358 моль оксида железа(III) и 0,168 моль оксида олова(SnO2) для получения 20 г железа и олова соответственно.