문제) 고로(용광로)의 광석 환원반응

문제 고로내의 광석의 환원반응식은?

<간접환원반응>
1) Fe2O3->3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+15.7 (kcal/mol)
2) Fe3O4 -> Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 - 5.0            (kcal/mol)
3) FeO    -> FeO + CO = Fe + CO2 + 3.0                   (kcal/mol)

4) 전체    -> Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2   + 7.78        (kcal/mol)

<직접환원반응>

1) Fe2O3 -> 3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO - 25.2          (kcal/mol)
2) Fe3O4 -> Fe3O4 + C = 3FeO + CO - 45.9               (kcal/mol)
3) FeO    -> FeO + C = Fe + CO - 37.9                      (kcal/mol)

4) 전체    -> Fe2O3 + 3C = 2Fe +3CO - 113.8              (kcal/mol)

<참고>-----------------------------------------------------------------------

A. 간접환원반응의 전체반응식

1) Fe2O3 -> 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + 15.7      (kcal/mol)----①
2) Fe3O4 -> Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 - 5.0            (kcal/mol)----②
3) FeO    -> FeO + CO = Fe + CO2 + 3.0                   (kcal/mol)----③

4) 전체    -> Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2  + 7.78         (kcal/mol)

풀이)

① + ②×2 : 3Fe2O3 + 3CO = 6FeO + 3CO2 + 5.7         (kcal/mol)----④

③×6        : 6FeO + 6CO = 6Fe + 6CO2 - 18               (kcal/mol)----⑤

④ + ⑤      : 3Fe2O3 + 9CO = 6Fe + 9CO2  +23.7         (kcal/mol)----⑥

⑥ ÷ 3       : Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 + 7.78           kcal/mol) ---(전체)

B. 직접환원반응의 전체반응식

1) Fe2O3 -> 3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO - 25.2        (kcal/mol)----①
2) Fe3O4 -> Fe3O4 + C = 3FeO + CO - 45.9             (kcal/mol)----②
3) FeO    -> FeO + C = Fe + CO - 37.9                    (kcal/mol)----③

4) 전체    -> Fe2O3 + 3C = 2Fe +3CO - 113.8            (kcal/mol)

풀이)

① + ②×2 : 3Fe2O3 + 3C = 6FeO + 3CO - 117.0         (kcal/mol)----④

③×6        : 6FeO + 6C = 6Fe + 6CO - 227.4              (kcal/mol)----⑤

④ + ⑤      : 3Fe2O3 + 9C = 6Fe + 9CO  - 344.4          (kcal/mol)----⑥

⑥ ÷ 3       : Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO - 113.8            (kcal/mol) ---(전체)