Дано: m(ZnS с прим.)=485 кг, ω(примесей)=20%
Найти: V(H2S)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистой цинковой обманки:
ω(ZnS)=100%-ω(примесей)=100%-20%=80%
2. Рассчитываем массу чистой цинковой обманки:
m(ZnS)=ω(ZnS)•m(ZnS с прим.):100%=80%•485 кг:100%=388 кг
3. Вычисляем количество вещества чистой цинковой обманки массой 388 кг по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(ZnS)=97, поэтому M(ZnS)=97 кг/кмоль
n(ZnS)=m(ZnS)/M(ZnS)=388 кг : 97 кг/кмоль=4 кмоль
4. Составим химическое уравнение:
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
По уравнению реакции n(ZnS):n(SO2)=2:2, количество вешества одинаковое, поэтому
n(SO2)=n(ZnS)=4 кмоль
5. Вычисляем объём сернистого газа количеством вещества 4 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(SO2)=n(SO2)•VM=4 кмоль • 22,4 м3/кмоль=89,6 м3
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в образце цинковой обманки:
m(примесей)=ω(примесей)•m(ZnS с прим.):100%=20%•485 кг : 100%=97 кг
2. Рассчитываем массу чистой цинковой обманки:
m(ZnS)=m(ZnS с прим.) - m(примесей)=485 кг – 97 кг=388 кг
3. Составим химическое уравнение:
388 кг х м3
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
194 кг 44,8 м3
Над формулами соединений ZnS и SO2 записываем вычисленную массу цинковой обманки (388 кг) и неизвестный объём сернистого газа (х м3), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 кмоль любого газа занимает объем 22,4 м3, а 2 кмоль ― в 2 раза больший объём, то есть 44,8 м3.
M(ZnS)=97 кг/кмоль, масса 1 кмоль=97 кг, а масса 2 кмоль=194 кг
4. Объём сернистого газа рассчитываем с помощью пропорции:
388 кг / 194 кг = х м3 / 44,8 м3, отсюда
х=V(SO2)=388 кг • 44,8 м3 : 194 кг=89,6 м3
Ответ: при обжиге 485 кг цинковой обманки, содержащей в качестве примеси 20% оксида кремния (IV), образуется 89,6 м3 сернистого газа.