Какую массу H2SO4 можно получить из 1 тонны флотационных хвостов, содержащих 40% серы, при создании 75%-ного раствора?

Vechnyy_Geroy

27

Для решения данной задачи, нам необходимо воспользоваться химическими уравнениями и процентным содержанием серы в флотационных хвостах.

Давайте начнем с определения количества серы (S) в 1 тонне флотационных хвостов. Если флотационные хвосты содержат 40% серы, то масса серы будет равна \(1\,т \times 0.4 = 400\,кг\).

Затем мы можем использовать уравнение реакции, чтобы определить количество H2SO4, которое можно получить из этой массы серы. Уравнение реакции для получения серной кислоты (H2SO4) из серы (S) выглядит следующим образом:

\[S_{(s)} + O2_{(g)} \rightarrow SO2_{(g)}\]
\[S02_{(g)} + H2O_{(l)} \rightarrow H2SO4_{(aq)}\]

Из данного уравнения следует, что 1 моль серы (S) превращается в 1 моль H2SO4. Молярная масса серы равна 32 г/моль, а молярная масса H2SO4 составляет 98 г/моль. Теперь мы можем рассчитать количество моль H2SO4, используя массу серы:

\[\text{Масса серы} = \frac{\text{количество моль}}{\text{молярная масса}}\]

Количество моль H2SO4 можно рассчитать следующим образом:

\[\text{Количество моль H2SO4} = \frac{\text{масса серы}}{\text{молярная масса H2SO4}} = \frac{400\,кг}{32\,г/моль} = 12.5\,моль\]

Теперь, для создания 75%-ного раствора H2SO4, мы должны рассчитать массу раствора. Поскольку концентрация раствора определяется как масса растворенного вещества (в данном случае H2SO4) поделенная на общую массу раствора (H2SO4 + H2O), мы можем записать следующее соотношение:

\[0.75 = \frac{\text{масса H2SO4}}{\text{масса H2SO4 + масса H2O}}\]

Теперь нам нужно найти массу раствора, чтобы решить этот вопрос. Мы знаем, что количество моль H2SO4 равно 12.5. Так как масса мольных долей серы (32 г/моль) и воды (18 г/моль) различаются, мы будем использовать их для вычисления массы раствора.

Давайте назовем массу H2SO4 \(x\) (в граммах) и массу H2O \(y\) (в граммах). Общая масса раствора будет равна сумме масс H2SO4 и H2O:

\[x + y = \text{общая масса раствора}\]

Так как масса H2SO4 в растворе составляет 75% от общей массы раствора, мы можем записать:

\[x = 0.75 \cdot (\text{общая масса раствора})\]

Теперь мы можем записать уравнение для массы раствора:

\[0.75 \cdot (\text{общая масса раствора}) + y = \text{общая масса раствора}\]

Теперь подставим сумму масс H2SO4 и H2O в уравнение:

\[0.75 \cdot (x + y) + y = x + y\]

Раскроем скобку и упростим уравнение:

\[0.75x + 0.75y + y = x + y\]
\[0.75x + 1.75y = x + y\]
\[0.75x - x = y - 1.75y\]
\[-0.25x = -0.75y\]
\[x = 3y\]

Теперь мы знаем, что масса H2SO4 равна 3-кратной массе H2O.

Используем это уравнение и выражение для количества моль H2SO4:

\[x = 3y\]
\[x = 3 \cdot (12.5 \cdot 98) = 3675\,г\]

Таким образом, можно получить 3675 граммов H2SO4 из 1 тонны флотационных хвостов, содержащих 40% серы, при создании 75%-ного раствора.