Для решения задачи необходимо пройтись по нескольким шагам: находим теоретически возможную массу серной кислоты, а потом учитываем процент выхода продукта. Начнём с того, что определим реакцию, которая происходит при окислении пирита (FeS₂) и образовании серной кислоты (H₂SO₄).
Шаг 1: Уравнение реакции
Для начала запишем уравнение реакции окисления пирита:
[ 4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 4Fe_2O_3 + 8SO_2 ]
[ SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 ]
Шаг 2: Нахождение молекулярной массы пирита
Чтобы найти, сколько серной кислоты образуется из 46,8 г пирита, сначала рассчитаем количество молей пирита:
[ M(FeS_2) = 1 \times 55,85 + 2 \times 32,07 = 55,85 + 64,14 = 119,99 \text{ г/моль} ]
Шаг 3: Рассчитаем количество молей пирита
Теперь найдем количество молей пирита в 46,8 г:
[ n(FeS_2) = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{46,8 \text{ г}}{119,99 \text{ г/моль}} \approx 0,39 \text{ моль} ]
Шаг 4: Количество образовавшейся серной кислоты
Каждый моль пирита (FeS₂) в результате реакции дает 2 моль серной кислоты (H₂SO₄). Для 0,39 моль пирита:
[ n(H_2SO_4) = 2 \times n(FeS_2) = 2 \times 0,39 \approx 0,78 \text{ моль} ]
Шаг 5: Нахождение массы образовавшейся серной кислоты
Теперь рассчитаем массу серной кислоты. Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄):
- H = 1,01 г/моль
- S = 32,07 г/моль
- O = 16 г/моль
[ M(H_2SO_4) = 2 \times 1,01 + 32,07 + 4 \times 16 = 2,02 + 32,07 + 64 = 98,09 \text{ г/моль} ]
Теперь найдём массу теоретически возможной серной кислоты:
[ m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \times M(H_2SO_4) = 0,78 \text{ моль} \times 98,09 \text{ г/моль} \approx 76,60 \text{ г} ]
Шаг 6: Учет выхода продукта
Учтем, что выход серной кислоты составляет 78% от теоретически возможного:
[ m_{факт} = m(H_2SO_4) \times \frac{78}{100} = 76,60 \times 0,78 \approx 59,75 \text{ г} ]
Шаг 7: Округление
Округляем до целых:
[ m_{факт} \approx 60 \text{ г} ]
Таким образом, масса серной кислоты, образовавшейся из 46,8 г пирита, составляет примерно 60 г.
