محاسبه جرم وانادیم اکسید برای تولید وانادیم

راهنمایی کوتاه: این یک مسئله استوکیومتری است که باید با استفاده از معادله واکنش ترمیت و درصد خلوص حل شود.

گام‌به‌گام:

• ۱) ابتدا معادله واکنش ترمیت با وانادیم اکسید را بنویسیم. در واکنش ترمیت معمولی، آلومینیوم با آهن اکسید واکنش می‌دهد. اگر به جای آهن اکسید از وانادیم اکسید (V₂O₅) استفاده کنیم، معادله به این صورت خواهد بود:
  $10\mathrm{Al}+3V_2{O}_5\to 5{\mathrm{Al}}_2{O}_3+6V$
• ۲) جرم مولی وانادیم (V) را محاسبه می‌کنیم: حدود ۵۰٫۹۴ گرم بر مول.
• ۳) تعداد مول‌های وانادیم تولید شده را محاسبه می‌کنیم: ۳۷٫۷۴ گرم ÷ ۵۰٫۹۴ گرم/مول ≈ ۰٫۷۴ مول وانادیم.
• ۴) از نسبت استوکیومتری معادله، برای تولید ۶ مول وانادیم به ۳ مول V₂O₅ نیاز داریم. پس نسبت مول V به V₂O₅ برابر ۶:۳ یا ۲:۱ است. بنابراین برای ۰٫۷۴ مول وانادیم به ۰٫۷۴ ÷ ۲ = ۰٫۳۷ مول V₂O₅ نیاز داریم.
• ۵) جرم مولی V₂O₅ را محاسبه می‌کنیم: (۲ × ۵۰٫۹۴) + (۵ × ۱۶) = ۱۰۱٫۸۸ + ۸۰ = ۱۸۱٫۸۸ گرم بر مول.
• ۶) جرم تئوری V₂O₅ مورد نیاز: ۰٫۳۷ مول × ۱۸۱٫۸۸ گرم/مول ≈ ۶۷٫۳ گرم.
• ۷) چون خلوص وانادیم اکسید ۹۶٫۲٪ است، جرم واقعی مورد نیاز: ۶۷٫۳ گرم ÷ ۰٫۹۶۲ ≈ ۷۰٫۰ گرم.

پاسخ نهایی: برای تولید ۳۷٫۷۴ گرم فلز وانادیم، به حدود ۷۰ گرم وانادیم اکسید با خلوص ۹۶٫۲٪ نیاز داریم. بنابراین گزینه صحیح ۲ است.

مثال مشابه: اگر بخواهیم ۵۰ گرم کروم از واکنش ترمیت با Cr₂O₃ تولید کنیم، مراحل مشابهی را دنبال می‌کنیم: محاسبه مول کروم، استفاده از نسبت استوکیومتری، محاسبه جرم تئوری اکسید و در نهایت تصحیح با درصد خلوص.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی تمرین کنی که اگر به جای آلومینیوم از منیزیم در واکنش ترمیت استفاده شود، چگونه معادله و محاسبات تغییر می‌کند. همچنین مفهوم «خلوص» در مواد شیمیایی و تأثیر آن بر محاسبات صنعتی را بررسی کن.

یادآوری ایمنی: واکنش ترمیت بسیار گرمازا و خطرناک است و فقط در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی باید انجام شود.