Определить объем оксида серы IV который можно получить при обжиге 3т. FeS2

Для решения задачи необходимо рассмотреть реакцию обжига пирита $FeS₂$ и определить, сколько оксида серы IV $SO₂$ можно получить из 3 тонн $3000кг$ FeS₂.

1. Запись реакции обжига пирита: Реакция обжига пирита можно записать следующим образом: $4{\text{FeS}}_2+11{\text{O}}_2\to 4\text{FeO}+8{\text{SO}}_2$

   Из уравнения видно, что 4 молекулы FeS₂ при взаимодействии с 11 молекулами кислорода $O₂$ образуют 4 молекулы оксида железа $FeO$ и 8 молекул оксида серы IV $SO₂$.

2. Молярные массы:

   • Молярная масса FeS₂:
     • Fe $железо$ = 55.85 г/моль
     • S $серо$ = 32.07 г/моль
     • Молярная масса FeS₂ = 55.85 + 2 × 32.07 = 119.19 г/моль

3. Определение количества молей FeS₂ в 3 т: $3\text{ т}=3000\text{ кг}=3000000\text{ г}$ $n({\text{FeS}}_2)=\frac{3000000\text{ г}}{119.19\text{ г/моль}}\approx 25119.23\text{ моль}$

4. Определение молей SO₂: Из уравнения видно, что на 4 моль FeS₂ получается 8 моль SO₂. Значит, на 1 моль FeS₂ получается 2 моль SO₂. Поэтому, количество моль SO₂ будет: $n({\text{SO}}_2)=2\times n({\text{FeS}}_2)=2\times 25119.23\approx 50238.46\text{ моль}$

5. Определение объема SO₂ при нормальных условиях: При нормальных условиях $температура0°Cидавление1атм$ 1 моль газа занимает объем 22.4 л. Таким образом, объем SO₂ будет: $V({\text{SO}}_2)=n({\text{SO}}_2)\times 22.4\text{ л/моль}\approx 50238.46\text{ моль}\times 22.4\text{ л/моль}\approx 1125000\text{ л}$

Итак, объем оксида серы IV, который можно получить при обжиге 3 тонн FeS₂, составляет примерно 1125000 литров $или1125м³$.

Давайте подробно разберем задачу.

Условие задачи

Нам нужно определить объем оксида серы $IV$ $(S{O}_2$), который образуется при обжиге 3 тонн пирита $(Fe{S}_2$). Для этого разберем химическую реакцию и проведем все необходимые расчеты.

Шаг 1. Запишем уравнение реакции обжига пирита

При обжиге пирита $(Fe{S}_2$) в присутствии кислорода происходит его окисление с образованием оксида железа $(F{e}_2{O}_3$) и оксида серы $IV$ $(S{O}_2$):

$4Fe{S}_2+11O_2\to 2F{e}_2{O}_3+8S{O}_2$

Из уравнения следует, что:

• 4 молекулы $Fe{S}_2$ дают 8 молекул $S{O}_2$.

Шаг 2. Найдем молярную массу веществ

Для расчетов определим молярные массы:

• $Fe{S}_2$: $56+32\cdot 2=120\text{г/моль}$,
• $S{O}_2$: $32+16\cdot 2=64\text{г/моль}$.

Шаг 3. Найдем количество вещества пирита $(Fe{S}_2$) в молях

Масса пирита дана: 3 тонны $(3000\text{кг}=3\cdot {10}^6\text{г}$).

Количество вещества $Fe{S}_2$ рассчитывается по формуле: $n=\frac{m}{M},$ где:

• $m$ — масса,
• $M$ — молярная масса.

$n(Fe{S}_2)=\frac{3\cdot {10}^6}{120}=2.5\cdot {10}^4\text{моль}.$

Шаг 4. Определим количество вещества $S{O}_2$

Согласно уравнению реакции, 4 молекулы $Fe{S}_2$ дают 8 молекул $S{O}_2$. То есть, количество вещества $S{O}_2$ в два раза больше количества вещества $Fe{S}_2$:

$n(S{O}_2)=2\cdot n(Fe{S}_2)=2\cdot 2.5\cdot {10}^4=5\cdot {10}^4\text{моль}.$

Шаг 5. Найдем объем $S{O}_2$

Для расчета объема используем уравнение состояния идеального газа. При нормальных условиях $температура(T=273\text{К}$, давление $P=101325\text{Па}$) 1 моль газа занимает объем $V_m=22.4\text{л}$.

Объем $S{O}_2$ рассчитывается по формуле: $V=n\cdot V_m,$ где:

• $n$ — количество вещества,
• $V_m$ — молярный объем.

$V(S{O}_2)=5\cdot {10}^4\cdot 22.4=1.12\cdot {10}^6\text{л}.$

Переведем объем в кубические метры $(1{\text{м}}^3=1000\text{л}$):

$V(S{O}_2)=\frac{1.12\cdot {10}^6}{1000}=1120{\text{м}}^3.$

Ответ:

Объем оксида серы $IV$ $(S{O}_2$), который можно получить при обжиге 3 тонн пирита $(Fe{S}_2$), равен 1120 м³ $принормальныхусловиях$.

Для определения объема оксида серы IV $SO₂$, получаемого при обжиге пирита $FeS₂$, необходимо учитывать, что при сгорании 1 моля FeS₂ образуется 2 моля SO₂.

1. Вычислим количество моль FeS₂ в 3 тоннах:

   • Молярная масса FeS₂ ≈ 56 $Fe$ + 32 $S$ * 2 = 120 г/моль.
   • 3 т = 3000 кг = 3 000 000 г.
   • Количество моль FeS₂ = 3 000 000 г / 120 г/моль = 25 000 моль.

2. Вычислим количество моль SO₂:

   • 25 000 моль FeS₂ × 2 = 50 000 моль SO₂.

3. Определим объем SO₂ при стандартных условиях $1мольгазазанимает22,4л$:

   • Объем SO₂ = 50 000 моль × 22,4 л/моль = 1 120 000 л.

Таким образом, при обжиге 3 тонн FeS₂ можно получить 1 120 000 литров оксида серы IV $SO₂$.