Определи массу серной кислоты, образовавшейся из сернистого газа, полученного из 5,6 г пирита, если суммарный выход продукта составляет 70 % от теоретически возможного. (Точность…

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:

1. \( 4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 4Fe + 8SO_2 \)

2. \( 2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3 \)

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.