Для решения задачи начнем с определения химической реакции, происходящей при сжигании пирита (FeS2). Пирит состоит из железа и серы, и в процессе сгорания серы образуется оксид серы (IV) — SO₂.
1. Запишем уравнение реакции:
[ 4 \text{FeS}_2 + 11 \text{O}_2 \rightarrow 4 \text{FeO} + 8 \text{SO}_2 ]
Из этого уравнения видно, что 4 моль пирита (FeS2) образуют 8 моль SO₂. Это значит, что из 1 моля пирита получается 2 моль SO₂.
2. Вычислим количество молей SO₂, полученных из 3,5 литров при нормальных условиях (н.у.):
Нормальные условия (н.у.) определяют, что 1 моль газа занимает объем 22,4 литра.
[ n(\text{SO}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{3,5 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,15625 , \text{моль} ]
3. Найдем количество молей пирита, необходимое для получения этого количества SO₂:
Согласно уравнению реакции, 1 моль FeS2 дает 2 моля SO₂, следовательно:
[ n(\text{FeS}_2) = \frac{n(\text{SO}_2)}{2} = \frac{0,15625}{2} \approx 0,078125 , \text{моль} ]
4. Найдем массу пирита:
Молярная масса пирита (FeS2):
- Молярная масса Fe = 55,85 г/моль
- Молярная масса S = 32,06 г/моль
[ M(\text{FeS}_2) = 55,85 + 2 \times 32,06 = 55,85 + 64,12 = 119,97 , \text{г/моль} ]
Теперь можем найти массу пирита:
[ m(\text{FeS}_2) = n(\text{FeS}_2) \cdot M(\text{FeS}_2) = 0,078125 , \text{моль} \cdot 119,97 , \text{г/моль} \approx 9,38 , \text{г} ]
5. Найдем массовую долю примесей:
Итак, у нас есть 10 г пирита, из которых 9,38 г — это собственно пирит. Масса примесей будет:
[ m_{\text{примесей}} = 10 , \text{г} - 9,38 , \text{г} = 0,62 , \text{г} ]
Теперь найдем массовую долю примесей в процентах:
[ \text{Массовая доля примесей} = \left( \frac{m_{\text{примесей}}}{m_{\text{всего}}} \right) \cdot 100% = \left( \frac{0,62}{10} \right) \cdot 100% = 6,2% ]
Ответ:
Массовая доля примесей в пирите составляет 6,20%.
