Сколько кислорода было использовано для обжига пирита, чтобы получить 20 л газообразного продукта?

Pylayuschiy_Zhar-ptica

6

Для решения данной задачи нам необходимо знать химическое уравнение реакции обжига пирита, а также использовать соотношение между объемами газов в реакции.

Сначала рассмотрим химическое уравнение реакции обжига пирита:
\[FeS_2 + 11O_2 \rightarrow Fe_2O_3 + 2SO_2\]

Из уравнения видно, что для образования 2 молекулы SO2 (газообразного продукта) используется 11 молекул O2. При этом масса газа пропорциональна числу молекул, а объем газа при заданных условиях температуры и давления также зависит от числа молекул.

Для нахождения количества кислорода, использованного для обжига пирита, сначала найдем количество молекул SO2, соответствующих указанному объему газа. Помним, что у нас есть 20 л газообразного продукта.

Выразим количество молекул SO2 через объем газа:
\[n_{SO_2} = \frac{V_{SO_2}}{V_{1\,мол}}\]

где \(V_{SO_2}\) - объем газа SO2, \(V_{1\,мол}\) - молярный объем газа (при стандартных условиях примерно равен 22.4 л/моль).

Подставим известные значения в формулу и вычислим количество молекул SO2:
\[n_{SO_2} = \frac{20}{22.4} \approx 0.893\, моль SO2\]

Теперь, имея количество молекул SO2, найдем количество молекул O2, необходимых для реакции с пиритом.

Используем пропорцию, согласно уравнению реакции:
\(\frac{n_{О_2}}{n_{SO_2}} = \frac{11}{2}\)

Подставим значение \(n_{SO_2}\) и решим уравнение относительно \(n_{О_2}\):
\(\frac{n_{О_2}}{0.893} = \frac{11}{2} \Rightarrow n_{О_2} = \frac{11}{2} \cdot 0.893 \approx 4.902\, моль О2\)

Теперь нам необходимо перевести количество молекул O2 в граммы, чтобы определить массу кислорода, использованного для обжига пиритов.

Для этого нам понадобится знать молярную массу кислорода (О2). Получим ее из периодической системы элементов: молярная масса O2 равна примерно 32 г/моль.

Выразим массу кислорода (О2) через количество молекул О2:
\[m_{О_2} = n_{О_2} \cdot M_{О_2}\]

Подставим значение \(n_{О_2}\) и \(M_{О_2}\) и решим уравнение:
\[m_{О_2} = 4.902 \cdot 32 \approx 156.864\, г O_2\]

Таким образом, мы получаем, что для обжига пиритов и образования 20 л газообразного продукта использовалось примерно 156.864 г кислорода (О2).