Номер 2.28, страница 49, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.28. Определите, какой объем оксида серы(IV) (н. у.) можно получить из 240 кг железного колчедана ($FeS_2$), массовая доля примесей в котором 25%.

Дано:

$m(\text{колчедана}) = 240 \text{ кг}$
$\omega(\text{примесей}) = 25\%$

Найти:

$V(\text{SO}_2) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу чистого железного колчедана ($\text{FeS}_2$) в предоставленном образце. Массовая доля чистого вещества составляет:

$\omega(\text{FeS}_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 25\% = 75\%$, или в долях единицы $0.75$.

Масса чистого $\text{FeS}_2$ равна:

$m(\text{FeS}_2) = m(\text{колчедана}) \times \omega(\text{FeS}_2) = 240 \text{ кг} \times 0.75 = 180 \text{ кг}$.

2. Запишем уравнение реакции обжига железного колчедана для получения оксида серы(IV):

$4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2$

3. Рассчитаем молярную массу железного колчедана ($\text{FeS}_2$):

$M(\text{FeS}_2) = M(\text{Fe}) + 2 \cdot M(\text{S}) = 56 \frac{\text{г}}{\text{моль}} + 2 \cdot 32 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 120 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 120 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}}$.

4. Найдем количество вещества ($\text{FeS}_2$), вступившего в реакцию:

$n(\text{FeS}_2) = \frac{m(\text{FeS}_2)}{M(\text{FeS}_2)} = \frac{180 \text{ кг}}{120 \text{ кг/кмоль}} = 1.5 \text{ кмоль}$.

5. По уравнению реакции найдем количество вещества образовавшегося оксида серы(IV) ($\text{SO}_2$). Из стехиометрических коэффициентов следует:

$\frac{n(\text{FeS}_2)}{4} = \frac{n(\text{SO}_2)}{8}$

Следовательно, количество вещества $\text{SO}_2$ в два раза больше количества вещества $\text{FeS}_2$:

$n(\text{SO}_2) = 2 \cdot n(\text{FeS}_2) = 2 \cdot 1.5 \text{ кмоль} = 3 \text{ кмоль}$.

6. Теперь можно найти объем оксида серы(IV) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22.4 \text{ л/моль}$ или $22.4 \text{ м}^3\text{/кмоль}$.

$V(\text{SO}_2) = n(\text{SO}_2) \cdot V_m = 3 \text{ кмоль} \cdot 22.4 \frac{\text{м}^3}{\text{кмоль}} = 67.2 \text{ м}^3$.

Ответ: из 240 кг железного колчедана можно получить $67.2 \text{ м}^3$ оксида серы(IV).