Задача 1
Какой минерал выгоднее для получения железа — пирит FeS₂, лимонит Fe₂O₃·2H₂O, магнетит Fe₃O₄ или гематит Fe₂O₃? Обосновать расчётом массовой доли железа.
Решение
- \(\mathrm{FeS_2}\)
- \(\mathrm{Fe_2O_3 \cdot 2H_2O}\)
- \(\mathrm{Fe_3O_4}\)
- \(\mathrm{Fe_2O_3}\)
- \(w(\mathrm{Fe})\) в каждом
\(w(\mathrm{Fe}) = \dfrac{k \cdot 56}{M}\), где \(k\) — число атомов железа в формуле.
Пирит: \(M = 56 + 2 \cdot 32 = 120\) г/моль, \(w = \dfrac{56}{120} = 46{,}7\,\%\).
Лимонит: \(M = 160 + 2 \cdot 18 = 196\) г/моль, \(w = \dfrac{112}{196} = 57{,}1\,\%\).
Магнетит: \(M = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 232\) г/моль, \(w = \dfrac{168}{232} = 72{,}4\,\%\).
Гематит: \(M = 160\) г/моль, \(w = \dfrac{112}{160} = 70{,}0\,\%\).
Больше всего железа в магнетите. К тому же пирит содержит серу: при обжиге образуется \(\mathrm{SO_2}\), а остатки серы делают сталь хрупкой — поэтому пирит для получения железа почти не используют.
Ответ
Массовая доля элемента равна произведению числа его атомов на атомную массу, делённому на молярную массу вещества.
Подробнее — в теме «Металлы в природе. Металлургия».