Сколько железа и серной кислоты потребуется для получения 100 кг вольфрама?

Картофельный_Волк

11

Чтобы решить эту задачу, нужно рассмотреть реакцию, по которой образуется вольфрам. Реакция имеет вид:

\[FeS_2 + 3O_2 \rightarrow Fe_2O_3 + 2SO_2.\]

Следовательно, для получения 100 кг вольфрама требуется соответствующее количество реагентов: пирита (FeS2) и кислорода (O2). Но прежде, чем продолжить, необходимо вычислить молярные массы каждого соединения.

Молярная масса пирита (FeS2) составляет:

\[M(FeS_2) = M(Fe) + 2 \cdot M(S) = 55.845 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 32.06 \, \text{г/моль} = 119.98 \, \text{г/моль}.\]

Следовательно, масса пирита, необходимого для реакции, будет равна 100 кг / 119.98 г/моль.

Аналогично, молярная масса кислорода (O2) равна 32.00 г/моль.

Теперь рассмотрим пропорции в уравнении реакции: 1 моль пирита (FeS2) соответствует 1 моль диоксида серы (SO2), и 3 моля кислорода (O2) также соответствуют 1 моли диоксида серы.

Таким образом, в ходе реакции на образование 100 кг вольфрама будет использовано столько массы пирита (FeS2) и соответствующего количества кислорода (O2), сколько необходимо для получения 1 моля диоксида серы (SO2).

Используем уравнение взаимносвязанных масс:

\[\text{Масса пирита (FeS2)} = \text{Масса диоксида серы (SO2)} = \frac{\text{Молярная масса диоксида серы (SO2)}}{\text{Молярная масса пирита (FeS2)}}.\]

Затем, чтобы найти массу кислорода (O2), обратимся к соотношению 3 моля кислорода к 1 моли диоксида серы:

\[\text{Масса кислорода (O2)} = 3 \cdot \text{Масса диоксида серы (SO2)}.\]

Теперь рассчитаем все значения:

Молярная масса диоксида серы (SO2):

\[M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) = 32.06 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 16.00 \, \text{г/моль} = 64.06 \, \text{г/моль}.\]

Масса пирита (FeS2):

\[\text{Масса пирита (FeS2)} = \frac{\text{Масса диоксида серы (SO2)}}{\text{Молярная масса пирита (FeS2)}} = \frac{100 \, \text{кг}}{119.98 \, \text{г/моль}} = 833.25 \, \text{моль}.\]

Масса кислорода (O2):

\[\text{Масса кислорода (O2)} = 3 \cdot \text{Масса диоксида серы (SO2)} = 3 \cdot \frac{\text{Молярная масса диоксида серы (SO2)}}{\text{Молярная масса пирита (FeS2)}} \cdot \text{Масса пирита (FeS2)}.\]

Подставим значения:

\[\text{Масса кислорода (O2)} = 3 \cdot \frac{64.06 \, \text{г/моль}}{119.98 \, \text{г/моль}} \cdot 833.25 \, \text{моль}.\]

Таким образом, для получения 100 кг вольфрама потребуется около 2803.19 кг пирита (FeS2) и около 1416.60 кг кислорода (O2).