Вольфрам редкий и дорогой металл, используемый при изготовлении нитей для лампочек накаливания. Вольфрам получают восстановлением из оксидa WO3 водородом. Водород получают реакцией железа с серной кислотой Fe + H2SO4 = H2 + FeSO4.

Сколько потребуется железа и серной кислоты для получения 200 кг вольфрама?

Химия 11 класс Металлы и их соединения вольфрам редкий металл получение вольфрама восстановление оксида водород реакция железа серная кислота химические реакции стехиометрия Массовые доли Новый

Для решения задачи необходимо пройти несколько этапов, начиная с определения количества вольфрама, которое мы хотим получить, и заканчивая расчетом необходимых количеств железа и серной кислоты.

Этап 1: Определение количества вольфрама в молях

Сначала найдем молекулярную массу вольфрама (W). Она равна 183,84 г/моль. Для получения 200 кг вольфрама, нужно перевести массу вольфрама в граммы:

• 200 кг = 200000 г

Теперь найдем количество моль вольфрама:

• Количество моль W = масса W / молекулярная масса W = 200000 г / 183,84 г/моль ≈ 1088,5 моль

Этап 2: Определение количества WO3

Вольфрам получают из оксида вольфрама (WO3). Уравнение реакции восстановления выглядит так:

• WO3 + 3H2 → W + 3H2O

Из уравнения видно, что 1 моль WO3 дает 1 моль W. Значит, для получения 1088,5 моль W потребуется 1088,5 моль WO3.

Теперь найдем массу WO3:

• Молекулярная масса WO3 = 183,84 (W) + 3 * 16 (O) = 183,84 + 48 = 231,84 г/моль
• Масса WO3 = количество моль * молекулярная масса = 1088,5 моль * 231,84 г/моль ≈ 252000 г = 252 кг

Этап 3: Определение количества водорода для восстановления WO3

Теперь найдем, сколько водорода потребуется для восстановления 1088,5 моль WO3. Из уравнения видно, что на 1 моль WO3 нужно 3 моль H2:

• Количество моль H2 = 3 * 1088,5 моль = 3265,5 моль

Этап 4: Определение количества железа и серной кислоты

Теперь найдем, сколько железа и серной кислоты потребуется для получения 3265,5 моль водорода. Рассмотрим уравнение реакции:

• Fe + H2SO4 → H2 + FeSO4

Из уравнения видно, что на 1 моль водорода требуется 1 моль железа и 1 моль серной кислоты. Значит, для 3265,5 моль H2 нам нужно:

• Количество моль Fe = 3265,5 моль
• Количество моль H2SO4 = 3265,5 моль

Этап 5: Перевод моль в массу

Теперь переведем количество железа и серной кислоты в массу. Молекулярная масса железа (Fe) равна 55,85 г/моль, а серной кислоты (H2SO4) – 98,08 г/моль:

• Масса Fe = 3265,5 моль * 55,85 г/моль ≈ 182000 г = 182 кг
• Масса H2SO4 = 3265,5 моль * 98,08 г/моль ≈ 320000 г = 320 кг

Итак, для получения 200 кг вольфрама потребуется:

• 182 кг железа
• 320 кг серной кислоты