Сколько массы металла можно получить из 10 кг тетрахлорида титана при выходе 90%, если используется реакция

Для начала, давайте разберемся с реакцией восстановления хлорида титана натрием. У нас есть хлорид титана (TiCl4), который будет восстанавливаться натрием (Na), и реакция будет выглядеть следующим образом:

\[TiCl_4 + 4Na \rightarrow Ti + 4NaCl\]

В данной реакции одна молекула хлорида титана (TiCl4) реагирует со четырьмя молекулами натрия (Na), образуя молекулу титана (Ti) и четыре молекулы хлорида натрия (NaCl).

Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно узнать, сколько массы металла титана (Ti) можно получить из 10 кг тетрахлорида титана (TiCl4) при выходе 90%.

Сначала расчитаем количество тетрахлорида титана, представленного в килограммах, в молях. Для этого нам понадобится молярная масса тетрахлорида титана, которая составляет около 189.68 г/моль.

Масса вещества (в молях) = масса вещества (в граммах) / молярная масса вещества

\[\text{Моль} = 10000 \text{ г} / 189.68 \text{ г/моль}\]

Таким образом, у нас есть около 52.7 моль тетрахлорида титана.

Теперь, согласно сбалансированному уравнению реакции, одна моль хлорида титана (TiCl4) реагирует с четырьмя молями натрия (Na), образуя одну моль титана (Ti).

Следовательно, количество молей титана (Ti), которое мы можем получить из 52.7 молей тетрахлорида титана (TiCl4), будет равно:

\[\text{Моль Ti} = 52.7 \text{ моль TiCl4} \times \frac{1 \text{ моль Ti}}{1 \text{ моль TiCl4}}\]

Давайте вычислим это значение:

\[\text{Моль Ti} = 52.7\]

Теперь, чтобы найти массу металла титана (Ti), который мы можем получить, нам нужно умножить количество молей титана на его молярную массу, которая составляет около 47.867 г/моль.

\[\text{Масса Ti} = \text{Моль Ti} \times \text{молярная масса Ti}\]

\[\text{Масса Ti} = 52.7 \times 47.867 \text{ г/моль}\]

Вычисляя это значение, мы получаем:

\[\text{Масса Ti} \approx 2521.4 \text{ г}\]

Теперь, чтобы найти количество натрия (Na), требующееся для восстановления, мы обращаемся к сбалансированному уравнению реакции и видим, что для одной моли тетрахлорида титана (TiCl4) требуется четыре моля натрия (Na).

Следовательно, количество молей натрия (Na), необходимое для восстановления, будет равно:

\[\text{Моль Na} = 52.7 \text{ моль TiCl4} \times \frac{4 \text{ моль Na}}{1 \text{ моль TiCl4}}\]

Давайте это посчитаем:

\[\text{Моль Na} = 52.7 \times 4\]

Таким образом, мы получаем:

\[\text{Моль Na} = 210.8\]

Теперь, чтобы найти массу натрия (Na), мы умножаем количество молей натрия на его молярную массу, которая составляет около 22.98977 г/моль.

\[\text{Масса Na} = \text{Моль Na} \times \text{молярная масса Na}\]

\[\text{Масса Na} = 210.8 \times 22.98977 \text{ г/моль}\]

По расчетам, мы получаем:

\[\text{Масса Na} \approx 4846.4 \text{ г}\]

Таким образом, при выходе в 90% и использовании реакции восстановления хлорида титана натрием, можно получить около 2521.4 г металла титана из 10 кг тетрахлорида титана. Для восстановления этого количества металла титана потребуется около 4846.4 г натрия.