Номер 7, страница 33, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7*. Вычислите массу минерала халькозина, содержащего 80% сульфида меди (I), необходимого для получения 196 тонн 75%-го раствора серной кислоты считая, что выход от теоретически возможного составит 80%.

Ответ: 375 т.

Дано:

$m(\text{раствора } H_2SO_4) = 196 \text{ т}$

$\omega(H_2SO_4) = 75\% = 0.75$

$\omega(Cu_2S \text{ в минерале}) = 80\% = 0.80$

$\eta(\text{выход } H_2SO_4) = 80\% = 0.80$

Так как конечный ответ требуется в тоннах, нет необходимости переводить единицы массы в систему СИ (килограммы). Все вычисления будут проводиться в тоннах.

Найти:

$m(\text{минерала})$ — ?

Решение:

1. Сначала определим массу чистой серной кислоты, которая была получена. Эта масса является практическим выходом продукта.

$m_{практ.}(H_2SO_4) = m(\text{раствора}) \times \omega(H_2SO_4) = 196 \text{ т} \times 0.75 = 147 \text{ т}$

2. Практический выход продукта составляет 80% от теоретически возможного. Рассчитаем теоретическую массу серной кислоты, которая могла бы образоваться при 100% выходе.

$m_{теор.}(H_2SO_4) = \frac{m_{практ.}(H_2SO_4)}{\eta} = \frac{147 \text{ т}}{0.80} = 183.75 \text{ т}$

3. Запишем технологическую цепочку получения серной кислоты из сульфида меди(I) ($Cu_2S$), который является основным компонентом халькозина.

$Cu_2S \xrightarrow{+O_2, t} SO_2 \xrightarrow{+O_2, kat} SO_3 \xrightarrow{+H_2O} H_2SO_4$

Из данной схемы превращений следует, что из 1 моля $Cu_2S$ теоретически можно получить 1 моль $H_2SO_4$.

4. Рассчитаем молярные массы реагента и продукта, используя округленные атомные массы (Cu=64, S=32, O=16, H=1):

$M(Cu_2S) = 2 \times 64 + 32 = 160 \text{ г/моль}$ (или $160 \text{ т/кмоль}$)

$M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$ (или $98 \text{ т/кмоль}$)

5. Теперь можно рассчитать массу чистого сульфида меди(I), которая теоретически необходима для получения $183.75 \text{ т}$ серной кислоты. Составим пропорцию на основе уравнения реакции:

Из $160 \text{ т } Cu_2S$ получается $98 \text{ т } H_2SO_4$

Из $x \text{ т } Cu_2S$ получается $183.75 \text{ т } H_2SO_4$

$x = m(\text{чистого } Cu_2S) = \frac{183.75 \text{ т} \times 160}{98} = 300 \text{ т}$

6. Найденная масса (300 т) — это масса чистого $Cu_2S$. В условии сказано, что минерал халькозин содержит 80% сульфида меди(I) по массе. Рассчитаем массу минерала.

$m(\text{минерала}) = \frac{m(\text{чистого } Cu_2S)}{\omega(Cu_2S \text{ в минерале})} = \frac{300 \text{ т}}{0.80} = 375 \text{ т}$

Ответ: 375 т.