102. Какой будет объем сернистого газа (при нормальных условиях), полученного при обжиге 1 тонны цинковой руды

Koko

43

Задача 102. Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать процентное содержание сульфида цинка в цинковой руде и связать его с объемом сернистого газа при нормальных условиях.

Итак, у нас есть 1 тонна (1000 кг) цинковой руды, содержащей 80% сульфида цинка. Мы хотим найти объем сернистого газа, полученного при обжиге этой руды.

Сначала найдем массу сульфида цинка в руде. Умножим массу руды на процентное содержание сульфида цинка:

Масса сульфида цинка = 1000 кг * 80% = 800 кг

Теперь воспользуемся химическим уравнением реакции обжига сульфида цинка:

\[ZnS + 2O_2 \rightarrow ZnSO_4\]

Коэффициент перед сульфидом цинка (ZnS) равен 1, значит, для каждой молекулы сульфида цинка получается 1 молекула сернистого газа (SO2).

Теперь посчитаем количество вещества сульфида цинка:

n(ZnS) = масса / молярная масса(ZnS)

Молярная масса ZnS равна массе атома цинка (65,38 г/моль) плюс массе атома серы (32,06 г/моль):

Молярная масса ZnS = 65,38 г/моль + 32,06 г/моль = 97,44 г/моль

n(ZnS) = 800 кг / 97,44 г/моль ≈ 8,21 моль

Так как коэффициент перед сернистым газом (SO2) равен 1, то количество вещества сернистого газа будет таким же:

n(SO2) = 8,21 моль

Теперь используем идеальный газовый закон, чтобы найти объем сернистого газа:

V = n * Vm

где V - объем газа, n - количество вещества газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).

V = 8,21 моль * 22,4 л/моль ≈ 183,5 л

Таким образом, полученный объем сернистого газа при обжиге 1 тонны цинковой руды, содержащей 80% сульфида цинка, составляет около 183,5 литра.

Задача 103. Для решения этой задачи нам понадобится мольная масса хлорида железа (III) и количество вещества хлорида железа (III) в растворе.

Мassa FeCl3 = масса хлорида железа (III)

Для начала, найдем массу хлорида железа (III). Масса хлорида железа (III) можно вычислить, зная массу раствора и его массовую долю вещества.

Массовая доля вещества хлорида железа (III) в растворе составляет 0,108, а масса раствора равна 75 г.

Масса хлорида железа (III) = масса раствора * массовая доля вещества

Масса хлорида железа (III) = 75 г * 0,108 = 8,1 г

Теперь найдем мольную массу хлорида железа (III). Молярная масса хлорида железа (III) можно вычислить, зная массы атомов железа и хлора.

Молярная масса FeCl3 = масса атома железа (55,85 г/моль) + 3 * масса атома хлора (35,45 г/моль)

Молярная масса FeCl3 = 55,85 г/моль + 3 * 35,45 г/моль ≈ 162,2 г/моль

Далее найдем количество вещества хлорида железа (III):

n(FeCl3) = масса / молярная масса

n(FeCl3) = 8,1 г / 162,2 г/моль ≈ 0,05 моль

Так как реагенты находятся в избытке, мы считаем, что вся масса хлорида железа (III) реакционирует.

Теперь для реакции между раствором гидроксида натрия и хлоридом железа (III) рассмотрим следующее уравнение реакции:

\[FeCl3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)3 + 3NaCl\]

Коэффициент перед хлоридом железа (III) (FeCl3) равен 1, что означает, что для каждой молекулы хлорида железа (III) получается одна молекула осадка гидроксида железа (III) (Fe(OH)3).

Теперь найдем молярную массу гидроксида железа (III):

Молярная масса Fe(OH)3 = масса атома железа (55,85 г/моль) + 3 * масса атома кислорода (16 г/моль) + 3 * масса атома водорода (1,01 г/моль)

Молярная масса Fe(OH)3 = 55,85 г/моль + 3 * 16 г/моль + 3 * 1,01 г/моль ≈ 106,7 г/моль

Теперь умножим количество вещества Fe(OH)3 на его молярную массу, чтобы найти массу осадка гидроксида железа (III):

Масса Fe(OH)3 = n * молярная масса

Масса Fe(OH)3 = 0,05 моль * 106,7 г/моль ≈ 5,34 г

Таким образом, можно получить около 5,34 г осадка гидроксида железа (III) при реакции избытка раствора гидроксида натрия с 75 г раствора хлорида железа (III), массовая доля которого составляет 0,108.

Задача 104. Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать процентное содержание негорючих примесей в угле и связать его с объемом выделяющегося углекислого газа при сжигании.

У нас есть 500 кг угля, содержащего 8% негорючих примесей. Мы хотим найти объем углекислого газа, выделяющегося при сжигании этого угля.

Сначала найдем массу углеводородов в угле. Умножим массу угля на процентное содержание негорючих примесей:

Масса негорючих примесей = 500 кг * 8% = 40 кг

Теперь найдем массу угля без негорючих примесей:

Масса угля без примесей = 500 кг - 40 кг = 460 кг

Углекислый газ (СО2) образуется при сжигании угля:

C + O2 → CO2

Коэффициент перед углем (C) равен 1, то есть для каждой молекулы угле в выделяется 1 молекула углекислого газа (CO2).

Теперь посчитаем количество вещества угля:

n(C) = масса / молярная масса (C)

Молярная масса угля равна массе атома углерода (12,01 г/моль):

Молярная масса угля = 12,01 г/моль

n(C) = 460 кг / 12,01 г/моль ≈ 38,31 моль

Так как коэффициент перед углекислым газом (CO2) также равен 1, количество вещества углекислого газа будет таким же:

n(CO2) = 38,31 моль

Теперь используем идеальный газовый закон, чтобы найти объем углекислого газа:

V = n * Vm

где V - объем газа, n - количество вещества газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).

V = 38,31 моль * 22,4 л/моль ≈ 858,24 л

Таким образом, при сжигании 500 кг угля, содержащего 8% негорючих примесей, выделится около 858,24 л углекислого газа.

Задача 105. Для решения этой задачи, нам нужно использовать процентное содержание нереагирующих примесей в медных стружках и связать его с объемом оксида азота, получаемого при их нагревании.

У нас есть 20 г медных стружек, содержащих 4% нереагирующих примесей. Мы хотим найти объем оксида азота, получаемого при их нагревании при стандартных условиях.

Сначала найдем массу меди в стружках. Умножим массу стружек на процентное содержание меди:

Масса меди = 20 г * (100% - 4%) = 20 г * 96% = 19,2 г

Используя химическое уравнение реакции, мы знаем, что при нагревании меди с кислородом образуется оксид азота:

2Cu + O2 → 2CuO

Коэффициент перед медью (Cu) равен 2, что означает, что для каждой молекулы меди получается 1 молекула оксида азота (CuO).

Теперь посчитаем количество вещества меди:

n(Cu) = масса / молярная масса (Cu)

Молярная масса меди равна массе атома меди (63,55 г/моль):

Молярная масса меди = 63,55 г/моль

n(Cu) = 19,2 г / 63,55 г/моль ≈ 0,302 моль

Так как коэффициент перед оксидом азота (CuO) равен 1, количество вещества оксида азота будет таким же:

n(CuO) = 0,302 моль

Теперь используем идеальный газовый закон, чтобы найти объем оксида азота:

V = n * Vm

где V - объем газа, n - количество вещества газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).

V = 0,302 моль * 22,4 л/моль ≈ 6,76 л

Таким образом, при нагревании 20 г медных стружек, содержащих 4% нереагирующих примесей, можно получить около 6,76 литра оксида азота при стандартных условиях.