Question

Вольфрам – редкий и дорогой металл, используемый при изготовлении нитей для лампочек накаливания. Высокие требования к чистоте вольфрама заставляют получать его восстановлением оксида WO3 таким относительно дорогим восстановителем, как водород. Если получать водород реакцией железа с серной кислотой Fe + H2SO4 = H2 + FeSO4, то сколько потребуется железа и серной кислоты для получения 100 кг вольфрама? С решением

Answer 1

Для решения данной задачи, нам необходимо знать молярные массы веществ и соотношение реакций.

1. Сначала нам нужно выяснить массу водорода, которая требуется для получения 1 моль вольфрама (W).
Из уравнения реакции:

3H2 + WO3 → 3H2O + W

мы видим, что для каждого моля вольфрама нам нужно 3 моля водорода.

Молярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль, а молярная масса вольфрама (W) составляет примерно 184 г/моль.

Значит, масса водорода для получения 1 моля вольфрама составляет: 3 х 2 = 6 г.

2. Теперь мы можем узнать, сколько моль вольфрама нам необходимо для получения 100 кг вольфрама.
Для этого нам нужно разделить массу вольфрама на его молярную массу и узнать количество молей вольфрама.

Масса 100 кг равна 100 000 г.
Молярная масса вольфрама равна 184 г/моль.

Таким образом, количество молей вольфрама составляет: 100 000 г / 184 г/моль = около 543 моль вольфрама.

3. Теперь мы можем использовать соотношение реакций, чтобы найти количество моль железа и серной кислоты, необходимых для получения 543 моль вольфрама.
Из уравнения реакции:

Fe + H2SO4 = H2 + FeSO4

мы видим, что для каждого моля вольфрама нам нужно 1 моль железа и 1 моль серной кислоты.

Значит, нам нужно 543 моля железа и 543 моля серной кислоты.

4. Наконец, мы можем вычислить массу железа и серной кислоты, используя их молярные массы и количество молей.
Молярная масса железа (Fe) составляет примерно 56 г/моль, а молярная масса серной кислоты (H2SO4) равна 98 г/моль.

Масса железа, необходимая для получения 543 моль вольфрама, равна: 543 моль x 56 г/моль = 30 408 г или примерно 30,4 кг.
Масса серной кислоты, необходимая для получения 543 моль вольфрама, составляет: 543 моль x 98 г/моль = 53 274 г или примерно 53,3 кг.

Таким образом, для получения 100 кг вольфрама вам потребуется около 30,4 кг железа и около 53,3 кг серной кислоты.