Zadanie 10, arkusz lipiec 2020
Produkcja krzemu w skali przemysłowej polega na redukcji tlenku krzemu(IV) węglem w piecu elektrycznym w temperaturze około 2300 K. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem:
Oblicz, ile kilogramów czystego krzemu można otrzymać z 1 tony piasku kwarcowego zawierającego 85% masowych tlenku krzemu(IV), jeżeli wydajność procesu jest równa 70%. Przyjmij, że pozostałe składniki piasku nie zawierają krzemu.
Rozwiązanie I:
MSi = 28 g · mol-1 i MSiO2 = 60 g · mol -1
mpiasku = 1t = 103 kg
mSiO2 = 85% · mpiasku = 85% · 103 kg = 850kg = 850 · 103 g
Z równania reakcji wynika, że z jednego mola SiO2 powstaje 1 mol Si, więc przy wydajności procesu równej 100%:
60 g — 28 g
850 kg — x
x = 397 kg
Przy wydajności procesu równej 70%:
y = 70% · x = 70% · 397 kg = 277,9 kg ≈ 278 (kg)
Rozwiązanie II:
MSiO2 = 60 g · mol -1 mpiasku = 1t = 103 kg
mSiO2 = 85% · mpiasku = 85% · 103 kg = 850 kg = 850 · 103 g
Z równania reakcji wynika, że z jednego mola SiO2 powstaje 1 mol Si, więc przy wydajności procesu równej 100%:
nSiO2 = mSiO2 : MSiO2 = 850 · 103 g : (60 g · mol-1) ≈ 14,17 · 103 mol ≈ 14 · 103 = nSi
⇒ mSi = nSi · MSi = 14 · 103 mol · 28 g · mol-1 = 392 · 103 g = 392 kg
Przy wydajności procesu równej 70%:
mSi = 70% · mSi = 70% · 392 kg = 274,4 (kg)
Załóż bezpłatne konto, aby uzyskać dostęp do rozwiązania tego zadania.