화학량론. 수득률과 순도

화학량론. 수득률과 순도

Fe2O3 2.62×10^3 kg Fe 1.64×10^3 kg

 

 

철광석(iron)을 주철(cast iron)로 바꾸는

용광로에서 일어나는 반응 중 하나는 다음과 같다.

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

 

Fe2O3 2.62×10^3 kg으로부터 Fe 1.64×10^3 kg을 얻었다.

반응이 완전히 일어났다고 할 때,

Fe2O3의 순도는 몇 %인가?

 

 

Q. Fe2O3의 순도(철광석의 순도)를 구하는 문제인데,

왜 Fe의 수득량(철의 수득률)을 구하는 건가요?

 

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그 Fe가 어디서 나옵니까?

바로 Fe2O3에서 나옵니다.

 

 

 

만약 Fe2O3의 순도가 100% 라면,

( 반응이 완전히 일어났다고 할 때 )

 

Fe2O3를 1개 환원시키면, Fe는 2개 나오고,

Fe2O3를 10개 환원시키면, Fe는 20개 나옵니다.

 

 

 

근데 Fe2O3에 불순물이 포함되어 있으면, 그래서

[Fe2O3 + 불순물] 10개 환원시키면, Fe는 20개가 안 나오겠죠.

 

예를 들어 [Fe2O3 8개 + 불순물 2개]이면,

Fe는 16개 나옵니다.

 

이때

> Fe의 수득률 = (16 / 20) × 100 = 80%

> Fe2O3의 순도 = (8 / 10) × 100 = 80%

---> Fe의 수득률 = Fe2O3의 순도

 

 

 

이 때문에 Fe의 수득량(수득률)으로

Fe2O3의 순도를 결정할 수 있습니다.

 

 

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계산식을 간단히 나타내기 위해

×10^3 kg을 그냥 g이라 두겠습니다.

 

 

 

Fe2O3의 몰질량 = 159.69 g/mol 이므로,

Fe2O3 2.62 g의 몰수를 계산하면,

2.62 g / (159.69 g/mol) = 0.0164 mol Fe2O3

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

 

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

 

Fe2O3 : Fe = 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.0164 mol Fe2O3가 화학량론적으로 반응할 때

생성되는 Fe의 몰수를 계산하면,

Fe2O3 : Fe = 1 : 2 = 0.0164 mol : ? mol

 

? = 2 × 0.0164 = 0.0328 mol Fe

 

 

 

Fe의 몰질량 = 55.85 g/mol 이므로,

0.0328 mol Fe의 질량을 계산하면,

0.0328 mol × (55.85 g/mol) = 1.83 g Fe ... 이론적 수득량

 

 

 

따라서 Fe의 수득률(percent yield)을 계산하면,

(1.64 g / 1.83 g) × 100 = 89.6%

( 참고 https://ywpop.tistory.com/61 )

 

 

 

Fe의 수득률이 89.6% 밖에 안 나왔으므로,

시료에 들어있는 Fe2O3의 함량(순도) 역시 89.6%

 

 

 

답: 89.6%

 

 

 

 

[FAQ] [①23/04/14]