1. Какой объем воздуха (н. у.) нужен для сгорания 10 г серы, содержащей 2% негорючих веществ? 2. Какой объем

Baronessa

8

1. Для решения данной задачи нам необходимо найти объем воздуха (н. у.), необходимого для сгорания 10 граммов серы, содержащей 2% негорючих веществ.

Для начала определим массовую долю серы в данном веществе. Массовая доля (массовый процент) может быть рассчитана следующим образом:

\[
\text{{Массовая доля}} = \frac{{\text{{Масса компонента}}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}} \times 100\%
\]

В данной задаче массовая доля серы составляет 2%. Следовательно, масса серы в смеси равна:

\[
\text{{Масса серы}} = 10 \, \text{{г}} \times \left(\frac{{2}}{{100}}\right) = 0.2 \, \text{{г}}
\]

Чтобы вычислить объем воздуха, необходимый для полного сгорания серы, обратимся к химическому уравнению реакции горения серы:

\[
\text{{S}} + \text{{O}}_2 \rightarrow \text{{SO}}_2
\]

Молярное соотношение между серой и кислородом в реакции составляет 1 к 1. Таким образом, масса серы должна быть равна массе кислорода, и для реакции нам потребуется 0.2 грамма кислорода.

Для газовых реакций можно использовать закон Лавуазье-Лапласа, который гласит, что один моль газа при стандартных условиях (0 °C и 1 атм) занимает объем 22.4 литра. Таким образом, масса 1 моля газа равна его молярной массе.

Молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль, следовательно, масса 0.2 грамм кислорода эквивалентна массе:

\[
\text{{Молярная масса кислорода}} = 32 \, \text{{г/моль}}
\]

\[
\text{{Масса кислорода}} = \frac{{\text{{Масса кислорода}}}}{{\text{{Молярная масса кислорода}}}}
\]

\[
\text{{Масса кислорода}} = \frac{{0.2 \, \text{{г}}}}{{32 \, \text{{г/моль}}}} = 0.00625 \, \text{{моль}}
\]

Используя соотношение 1 к 1 между серой и кислородом, мы можем сказать, что требуется такой же объем воздуха (н. у.):

\[
\text{{Объем воздуха (н. у.)}} = 0.00625 \, \text{{моль}} \times 22.4 \, \text{{л/моль}} = 0.14 \, \text{{л}}
\]

Таким образом, для сгорания 10 граммов серы, содержащей 2% негорючих веществ, необходим объем воздуха (н. у.) равный 0.14 литра.

2. Чтобы решить задачу, нам потребуется найти объем углекислого газа (н. у.), который будет выделен при обработке 15 граммов карбоната натрия, содержащего 15% примесей, с избытком соляной кислоты.

Для начала определим массовую долю карбоната натрия в данном веществе. Массовая доля может быть рассчитана следующим образом:

\[
\text{{Массовая доля}} = \frac{{\text{{Масса компонента}}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}} \times 100\%
\]

В данной задаче массовая доля карбоната натрия составляет 85%. Следовательно, масса карбоната натрия в смеси равна:

\[
\text{{Масса карбоната натрия}} = 15 \, \text{{г}} \times \left(\frac{{85}}{{100}}\right) = 12.75 \, \text{{г}}
\]

Когда карбонат натрия обрабатывается соляной кислотой, идет реакция образования углекислого газа (CO2). Химическое уравнение этой реакции имеет следующий вид:

\[
\text{{Na2CO3}} + 2\text{{HCl}} \rightarrow 2\text{{NaCl}} + \text{{H2O}} + \text{{CO2}}
\]

Согласно уравнению, одна моль карбоната натрия образует один моль углекислого газа. В данной задаче нам дана масса карбоната натрия, а не его молярная масса. Чтобы рассчитать количество вещества в молях, используем следующую формулу:

\[
\text{{Количество вещества (моль)}} = \frac{{\text{{Масса вещества (г)}}}}{{\text{{Молярная масса вещества (г/моль)}}}}
\]

Молярная масса карбоната натрия (Na2CO3) равна 105.99 г/моль, следовательно, количество вещества карбоната натрия составляет:

\[
\text{{Количество вещества карбоната натрия}} = \frac{{12.75 \, \text{{г}}}}{{105.99 \, \text{{г/моль}}}} = 0.120 \, \text{{моль}}
\]

Следовательно, по химическому уравнению, будет образовано 0.120 моль углекислого газа.

Используя закон Лавуазье-Лапласа, который гласит, что один моль газа при стандартных условиях занимает объем 22.4 литра, вычислим объем углекислого газа (н. у.):

\[
\text{{Объем углекислого газа (н. у.)}} = 0.120 \, \text{{моль}} \times 22.4 \, \text{{л/моль}} = 2.688 \, \text{{л}}
\]

Таким образом, при обработке 15 граммов карбоната натрия, содержащего 15% примесей, с избытком соляной кислоты, будет выделен объем углекислого газа (н. у.) равный 2.688 литра.

3. Чтобы решить задачу, нам потребуется определить количество литров сероводорода, которое теоретически можно получить при реакции 12 кг цинкового сульфида и несульфидных примесей с избытком соляной кислоты.

Для начала определим молекулярную массу цинкового сульфида (ZnS). Молярная масса может быть рассчитана как сумма масс атомов в молекуле. Масса цинка (Zn) равна 65.38 г/моль, а масса серы (S) равна 32.07 г/моль. Таким образом, масса 1 моль цинкового сульфида составляет:

\[
\text{{Молярная масса цинкового сульфида}} = 65.38 \, \text{{г/моль}} + 32.07 \, \text{{г/моль}} = 97.45 \, \text{{г/моль}}
\]

Теперь подсчитаем количество молей цинкового сульфида:

\[
\text{{Количество молей цинкового сульфида}} = \frac{{12 \, 000 \, \text{{г}}}}{{97.45 \, \text{{г/моль}}}} = 123.08 \, \text{{моль}}
\]

Так как реагенты реагируют согласно уравнению:

\[
\text{{ZnS}} + \text{{2HCl}} \rightarrow \text{{ZnCl2}} + \text{{H2S}}
\]

В соответствии с коэффициентом уравнения, одна моль цинкового сульфида образует одну моль сероводорода.

Следовательно, в данной реакции будет образовано 123.08 моль сероводорода.

Используя закон Лавуазье-Лапласа, который гласит, что один моль газа при стандартных условиях занимает объем 22.4 литра, вычислим объем сероводорода (н. у.):

\[
\text{{Объем сероводорода (н. у.)}} = 123.08 \, \text{{моль}} \times 22.4 \, \text{{л/моль}} = 2758.27 \, \text{{л}}
\]

Таким образом, при реакции 12 кг цинкового сульфида и несульфидных примесей с избытком соляной кислоты, можно получить объем сероводорода (н. у.) равный 2758.27 литра.

4. Для решения задачи, нам нужно определить количество фосфора, которое можно получить из 1 тонны фосфорита Ca3(PO4)2, содержащего 40% нефосфатных примесей.

Узнаем массу фосфорита, содержащегося в 1 тонне:

Масса фосфорита = 1 тонна = 1000 кг

Массовая доля фосфорита в смеси = 100% - 40% (массовая доля нефосфатных примесей) = 60%

Масса фосфорита = 1000 кг * (60/100) = 600 кг

Далее, определим молярную массу фосфорита (Ca3(PO4)2). Масса кальция (Ca) равна 40.08 г/моль, масса фосфора (P) равна 30.97 г/моль, а масса кислорода (O) равна 16.00 г/моль. Таким образом, масса 1 моль фосфорита составляет:

Молярная масса фосфорита (Ca3(PO4)2) = 40.08 * 3 + 30.97 + 16.00 * 4 = 310.18 г/моль

Теперь посчитаем количество молей фосфорита:

Количество молей фосфорита = 600 кг / 310.18 г/моль = 1.93 моль

Согласно уравнению реакции

2 Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 → 6 CaSiO3 + 10 CO + P4

2 моля фосфорита требуется для образования 1 моля фосфора.

Таким образом, по химическому уравнению можно сказать, что возможно получить 0.965 моль фосфора из 1.93 моль фосфорита.

Закон Лавуазье-Лапласа гласит, что один моль газа при стандартных условиях занимает объем 22.4 литра.

Следовательно, объем фосфора (н. у.) будет:

Объем фосфора (н. у.) = 0.965 моль * 22.4 литра/моль = 21.64 л

Таким образом, при использовании 1 тонны фосфорита Ca3(PO4)2, содержащего 40% нефосфатных примесей, можно получить объем фосфора (н. у.), равный 21.64 литра.

5. Для решения данной задачи нам потребуется вычислить массу оксида алюминия, содержащего 8% примесей, которая нам нужна.

Предположим, что масса оксида алюминия, которую нам потребуется, равна "х" граммов.

Массовая доля оксида алюминия в оксиде составляет 100% -