11. Расчёты массы металлов, полученных из руд, содержащих примеси

В уроке рассмотрен алгоритм решения ещё одного типа расчётных химических задач. Вы уже знаете, что сырьём для получения металлов служит руда. В руде, кроме полезного компонента, из которого, как правило, путём восстановления получают металл, присутствует и пустая порода – примесь. Учитель расскажет, как рассчитать массу металла, полученного из руды, содержащей примеси.

При решении таких задач необходимо вычислить массу полезного компонента руды, т. е. непосредственно того соединения, из которого получают металл. Масса полезного компонента руды равна произведению массы всей руды на массовую долю полезного компонента в ней:

ЗАДАЧА 1. Вычислим массу минерала касситерита в кг оловянной руды, если известна массовая доля примесей в руде – .

Полезным компонентом руды является касситерит, в долях составят . Подставим известные нам значения в вышеприведённую формулу:

После нахождения массы полезного компонента руды по уравнению реакции или по количеству металла в соединении определяют массу металла. Рассмотрим пример решения задачи данного типа.

Вычислить массу алюминия, который содержится в тонне руды с массовой долей оксида алюминия . 

Нам известна масса руды и массовая доля полезного компонента в руде – оксида алюминия. Зная, что масса полезного компонента равна произведению массы руды на массовую долю полезного компонента, вычислим массу оксида алюминия. Масса руды составляет тонну или кг. Массовая доля оксида алюминия в руде – или долей. Она будет равна кг.

Из моль оксида алюминия можно получить моль алюминия. Найдём, сколько кг алюминия можно получить из кг оксида алюминия. Сначала рассчитаем количество вещества оксида алюминия, получим значение кмоль. Из приведённого соотношения видно, что количество вещества алюминия будет в раза больше чем оксида алюминия, следовательно, он будет равно кмоль. Теперь находим массу алюминия, умножая его количество вещества на молярную массу. Получаем ответ – кг.

В промышленности вольфрам получают, восстанавливая оксид вольфрама (VI) водородом. Вычислим массу металла, полученного при восстановлении концентрата вольфрамовой руды массой кг, и объём водорода (н. у.), который для этого потребуется, если известно, что массовая доля оксида вольфрама (VI) в концентрате равна .

В первую очередь, определим массу оксида вольфрама в руде, умножив массу руды на массовую долю в ней оксида вольфрама. Получим кг.

Запишем уравнение реакции между водородом и оксидом вольфрама, в результате которой образуется вольфрам и вода. Запишем сверху над формулами веществ, что нам известно и что требуется определить. Под формулами веществ запишем их количества, равные коэффициентам в уравнении реакции.

Теперь найдём массу восстановленного вольфрама. Для этого вычисляем количество вещества оксида вольфрама, оно равно кмоль. По уравнению реакции видно, что количество вольфрама равно количеству оксида вольфрама, т. е. тоже равно кмоль. Масса вольфрама будет равна произведению его количества на молярную массу. Получаем кг.

Для нахождения объёма затраченного водорода нужно найти его количество. По уравнению реакции на моль оксида вольфрама приходится моль водорода, т. е. количество водорода будет в три раза больше – получаем кмоль. Учитывая, что объём водорода измерен при н. у., вычислим его по формуле: объём водорода равен произведению его количества на молярный объём газа при н. у. Получаем куб.м.

Список рекомендованной литературы

1. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007 (§31).

2. Оржековский П. А. Химия: 9-ый класс: учеб для общеобр. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013 (§36).

3. Рудзитис Г. Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

4. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Проверь себя

1. Вычислите массу марганца, которую можно получить из г оксида марганца (IV), содержащего примесей, алюмотермическим способом.