Какое количество теплоты выделилось при сжигании 48 г минерала, состоящего из 46,7% железа и 53,3% серы по массе

Snezhinka

24

Для решения этой задачи нам нужно учесть несколько аспектов. Во-первых, мы должны определить соотношение между реагентами и продуктами реакции сгорания. Затем мы рассчитаем количество вещества каждого компонента и их теплоту образования.

Для начала определим уравнение реакции сгорания минерала. Учитывая, что мы имеем 48 г минерала, который состоит из 46,7% железа и 53,3% серы, мы можем вычислить массу каждого компонента:

Масса железа: \(48 \, \text{г} \times 0,467 = 22,416 \, \text{г}\)
Масса серы: \(48 \, \text{г} \times 0,533 = 25,584 \, \text{г}\)

Учитывая состав минерала, уравнение реакции сгорания будет выглядеть следующим образом:

\(FeS + O_2 \to Fe_2O_3 + SO_2\)

Из уравнения видно, что каждый моль железосернистого минерала (FeS) реагирует с 3 молями кислорода (O2), образуя 2 моля оксида железа (III) (Fe2O3) и 1 моль оксида серы (IV) (SO2).

Теперь рассчитаем количество вещества каждого компонента. Для этого мы применяем формулу мольной массы исходного вещества:

Мольная масса железосернистого минерала (FeS): \(55,845 \, \text{г/моль} + 32,06 \, \text{г/моль} = 87,905 \, \text{г/моль}\)
Мольная масса кислорода (O2): \(2 \times 16,00 \, \text{г/моль} = 32,00 \, \text{г/моль}\)
Мольная масса оксида железа (III) (Fe2O3): \(2 \times 55,845 \, \text{г/моль} + 3 \times 16,00 \, \text{г/моль} = 159,69 \, \text{г/моль}\)
Мольная масса оксида серы (IV) (SO2): \(32,06 \, \text{г/моль} + 2 \times 16,00 \, \text{г/моль} = 64,06 \, \text{г/моль}\)

Теперь мы можем рассчитать количество вещества каждого компонента:

Мольное количество железосернистого минерала (FeS): \(\frac{22,416 \, \text{г}}{87,905 \, \text{г/моль}} = 0,255 \, \text{моль}\)
Мольное количество кислорода (O2): \(\frac{3 \times 0,255 \, \text{моль}}{2} = 0,383 \, \text{моль}\) (так как 3 моля кислорода реагируют на 2 моля железосернистого минерала)
Мольное количество оксида железа (III) (Fe2O3): \(0,255 \, \text{моль} \times \frac{2 \, \text{моль}}{1 \, \text{моль}} = 0,510 \, \text{моль}\)
Мольное количество оксида серы (IV) (SO2): \(0,255 \, \text{моль} \times \frac{1 \, \text{моль}}{1 \, \text{моль}} = 0,255 \, \text{моль}\)

Теперь мы можем рассчитать теплоту выделения для каждого компонента, используя данные об их теплоте образования:

Теплота образования сульфида железа (FeS): -174 кДж/моль
Теплота образования оксида железа (III) (Fe2O3): -824 кДж/моль
Теплота образования оксида серы (IV) (SO2): -297 кДж/моль

Теперь мы можем рассчитать общую теплоту выделения:

Теплота выделения при сжигании минерала: \(0,510 \, \text{моль} \times -824 \, \text{кДж/моль} + 0,255 \, \text{моль} \times -297 \, \text{кДж/моль} = -580,560 \, \text{кДж}\)

Таким образом, при сжигании 48 г минерала состоящего из 46,7% железа и 53,3% серы, в избытке кислорода, выделилось 580,560 кДж теплоты.

Перейдем теперь к второй части задачи, где нам нужно рассчитать теплоту выделения при нагревании 18,1 г твердого продукта сгорания (Fe2O3 и SO2) с 18,1 г алюминия.

Сначала мы рассчитаем количество вещества каждого компонента, используя их молярные массы:

Масса оксида железа (III) (Fe2O3): \\(159,69 \, \text{г/моль} \times \frac{18,1 \, \text{г}}{159,69 \, \text{г/моль}} = 2,050 \, \text{моль}\)
Масса оксида серы (IV) (SO2): \\(64,06 \, \text{г/моль} \times \frac{18,1 \, \text{г}}{64,06 \, \text{г/моль}} = 0,509 \, \text{моль}\)
Масса алюминия (Al): \(27 \, \text{г/моль} \times \frac{18,1 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} = 18,1 \, \text{моль}\)

Теперь мы можем рассчитать теплоту выделения для каждого компонента, используя данные об их теплоте образования:

Теплота образования оксида железа (III) (Fe2O3): -824 кДж/моль
Теплота образования оксида серы (IV) (SO2): -297 кДж/моль
Теплота образования оксида алюминия (Al2O3): -1675 кДж/моль

Теплота выделения при нагревании твердого продукта сгорания с алюминием: \\(2,050 \, \text{моль} \times -824 \, \text{кДж/моль} + 0,509 \, \text{моль} \times -297 \, \text{кДж/моль} + 18,1 \, \text{моль} \times -1675 \, \text{кДж/моль} = -31269,46 \, \text{кДж}\)

Таким образом, при нагревании 18,1 г твердого продукта сгорания (Fe2O3 и SO2) с 18,1 г алюминия, выделится теплоты в размере 31269,46 кДж.

Пожалуйста, обратите внимание, что в данном решении мы использовали предоставленные данные о составе и теплоте образования соответствующих веществ. Надеюсь, это помогло вам разобраться в данной задаче! Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.