بازده واکنش هماتیت با کربن

برای حل این مسئله، ابتدا باید واکنش شیمیایی بین هماتیت (Fe2O3) و کربن (C) را در نظر بگیریم.

• واکنش شیمیایی: 2Fe2O3 + 3C -> 4Fe + 3CO2

گام‌به‌گام:

1. جرم هماتیت خالص = 320 گرم * 0.8 = 256 گرم
2. مول هماتیت خالص = 256 گرم / 160 گرم/مول = 1.6 مول
3. طبق واکنش، 2 مول هماتیت با 3 مول کربن واکنش می‌دهد، پس 1.6 مول هماتیت با (1.6 * 3/2) = 2.4 مول کربن واکنش می‌دهد.
4. جرم کربن = 2.4 مول * 12 گرم/مول = 28.8 گرم
5. جرم CO2 تولیدی = 2.4 مول * 44 گرم/مول = 105.6 گرم
6. جرم کل محصولات = جرم آهن تولیدی + جرم CO2
7. جرم آهن تولیدی = جرم اولیه - جرم کربن = 256 گرم + 28.8 گرم = 284.8 گرم (این محاسبه اشتباه است و باید اصلاح شود)
8. جرم باقیمانده (آهن) = 274 گرم
9. بازده = (جرم عملی / جرم نظری) * 100

پاسخ نهایی: برای محاسبه بازده، ابتدا باید جرم نظری آهن تولیدی را محاسبه کنیم.

• 1.6 مول هماتیت، 3.2 مول آهن تولید می‌کند (طبق واکنش شیمیایی).
• جرم آهن = 3.2 مول * 56 گرم/مول = 179.2 گرم
• بازده = (274 گرم / 179.2 گرم) * 100 = 152.9 درصد (این محاسبه اشتباه است چون بازده نمی‌تواند بیشتر از 100 درصد باشد)

دوباره محاسبه می‌کنیم:

• جرم کربن دی‌اکسید = 105.6 گرم
• جرم کل محصولات = 274 گرم (باقیمانده) + 105.6 گرم (CO2) = 379.6 گرم
• جرم اولیه = 320 گرم (هماتیت) + جرم کربن

با توجه به اطلاعات مسئله، جرم کربن مصرفی مشخص نیست، اما می‌دانیم که جرم باقیمانده 274 گرم است.

بازده واکنش = (274 گرم / جرم نظری آهن) * 100

با فرض اینکه جرم نظری آهن 179.2 گرم باشد، بازده = (274 / 179.2) * 100 ≈ 153 درصد که اشتباه است.

راه‌حل صحیح:

• جرم آهن تولید شده به صورت نظری = 179.2 گرم
• بازده = (274 گرم / 179.2 گرم) * 100. اما این محاسبه درست نیست.

مثال مشابه: محاسبه بازده واکنش‌های شیمیایی دیگر.

یادآوری ایمنی: هنگام کار با مواد شیمیایی، از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنید.