Sắt (Fe, iron) là nguyên tố phổ biến trên Trái Đất. Trong tự nhiên, sắt tồn tại ở dạng hợp chất, chủ yếu là các loại quặng sắt (Hematite, Siderite, Pyrite,…). Sắt là thành phần chính của gang và thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, chế tạo máy,… Với nhu cầu sử dụng ngày càng cao, việc tái chế sắt hiện nay được chú trọng hơn. Một nhà máy tái chế sắt từ thép phế liệu (xem thành phần gồm Fe, C và Fe2O3) và gang (thành phần chính gồm Fe và C). Phương trình phản ứng hóa học xảy ra trong lò luyện thép: Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO.
Từ 2,00 tấn thép phế liệu (chứa 40% Fe2O3; 1% C về khối lượng) đem luyện với 4,32 tấn gang chứa 4% khối lượng carbon trong lò luyện thép thì thu được mẫu thép tái chế có hàm lượng carbon là a%. Tính a. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
2 tấn (2000 kg) thép phế liệu chứa sắt và:
nFe2O3 = 2000.40%/160 = 5 (kmol)
mC = 2000.1% = 20 kg
4,32 tấn (4320 kg) gang chứa sắt và mC = 4320.4% = 172,8 kg
Phản ứng: Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
nCO = nC phản ứng = 3nFe2O3 = 15 kmol
m thép tái chế = m thép phế liệu + m gang – mCO = 2000 + 4320 – 15.28 = 5900 kg
mC còn lại trong thép tái chế = 20 + 172,8 – 15.12 = 12,8 kg
—> %C trong thép tái chế = 12,8/5900 = 0,217%