Чтобы решить эту задачу, нам нужно пройти несколько этапов. Начнем с анализа реакции между пиритом (FeS2) и кислородом, а затем определим массу образовавшейся серной кислоты (H2SO4).
Шаг 1: Установление уравнения реакции
Пирит (FeS2) при сгорании в кислороде образует диоксид серы (SO2), а затем этот газ может быть окислен до серной кислоты (H2SO4). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
( 4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 4Fe + 8SO_2 )
( 2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3 )
( SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 )
Таким образом, пирит приводит к образованию серной кислоты через промежуточную продукцию SO2 и SO3.
Шаг 2: Определение молекулярной массы пирита
Масса пирита (FeS2):
- Fe (железо) = 55.85 г/моль
- S (сера, 2 атома) = 32.07 г/моль * 2 = 64.14 г/моль
Итак, масса одного моля пирита:
[
M_{FeS_2} = 55.85 + 64.14 = 119.99 \text{ г/моль} \approx 120 \text{ г/моль}
]
Шаг 3: Перевод массы пирита в моли
Теперь рассчитаем количество моль пирита в 5,6 г:
[
n_{FeS_2} = \frac{m_{FeS_2}}{M_{FeS_2}} = \frac{5.6 \text{ г}}{120 \text{ г/моль}} \approx 0.0467 \text{ моль}
]
Шаг 4: Определение теоретического выхода серной кислоты
Из уравнения реакции видно, что 4 моли пирита дают 2 моли серной кислоты (H2SO4). Следовательно, из 0.0467 моль пирита мы можем получить:
[
n_{H_2SO_4_теор} = n_{FeS_2} \cdot \frac{2 \text{ моль } H_2SO_4}{4 \text{ моль } FeS_2} = 0.0467 \cdot 0.5 \approx 0.02335 \text{ моль H2SO4}
]
Шаг 5: Перевод моль серной кислоты в массу
Молярная масса H2SO4:
- H = 1.01 г/моль * 2 = 2.02 г/моль
- S = 32.07 г/моль
- O = 16 г/моль * 4 = 64 г/моль
Итак, общая молярная масса серной кислоты:
[
M_{H_2SO_4} = 2.02 + 32.07 + 64 = 98.09 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем массу теоретически возможной серной кислоты:
[
m_{H_2SO_4_теор} = n_{H_2SO_4_теор} \cdot M_{H_2SO_4} = 0.02335 \cdot 98.09 \approx 2.29 \text{ г}
]
Шаг 6: Учет выхода продукта
С учетом выхода продукта в 70%:
[
m_{H_2SO_4} = m_{H_2SO_4_теор} \cdot 0.70 = 2.29 \cdot 0.70 \approx 1.60 \text{ г}
]
Шаг 7: Округление
Окончательный ответ, округленный до целого числа:
[
1.60 \text{ г} \approx 2 \text{ г}
]
Таким образом, масса серной кислоты, образовавшейся из сернистого газа, составляет 2 г.
