дано:
мировое производство серной кислоты = 200 млн тонн = 200 * 10^6 тонн
массовая доля пирита (FeS2) в руде = 67,7% = 0,677
найти:
массу руды, содержащей пирит, необходимую для получения 200 млн тонн серной кислоты
решение:
1. Найдем массу серной кислоты в килограммах:
масса H2SO4 = 200 * 10^6 тонн * 10^3 кг/тонна = 200 * 10^9 кг
2. Определим, сколько пирита нужно для получения этой массы серной кислоты. Реакция окисления пирита до серной кислоты может быть описана следующим уравнением:
4 FeS2 + 12 O2 → 8 SO2 + 4 Fe2O3 + 4 H2O
Из уравнения видно, что из 4 моль пирита получается 8 моль серной кислоты.
3. Рассчитаем молярные массы:
молярная масса пирита (FeS2) = 55,85 (Fe) + 2 * 32,07 (S) ≈ 119,95 г/моль
молярная масса серной кислоты (H2SO4) = 2 * 1,01 (H) + 32,07 (S) + 4 * 16 (O) ≈ 98,09 г/моль
4. Поскольку 4 моль пирита дают 8 моль серной кислоты, то:
1 моль пирита дает 2 моль серной кислоты.
Следовательно, для получения 200 * 10^9 кг H2SO4 необходимо:
число моль H2SO4 = масса H2SO4 / молярная масса H2SO4
число моль H2SO4 = 200 * 10^9 кг / (98,09 г/моль * 10^-3 кг/г)
число моль H2SO4 ≈ 2,037 * 10^12 моль
5. Найдем количество моль пирита, необходимое для получения этого количества серной кислоты:
число моль пирита = число моль H2SO4 / 2
число моль пирита ≈ 2,037 * 10^12 моль / 2 ≈ 1,0185 * 10^12 моль
6. Теперь найдем массу пирита:
масса пирита = число моль пирита * молярная масса пирита
масса пирита ≈ 1,0185 * 10^12 моль * 119,95 г/моль * 10^-3 кг/г ≈ 122,24 * 10^9 кг
7. Наконец, найдём массовую массу руды, исходя из содержания пирита в ней:
масса руды = масса пирита / массовая доля пирита
масса руды ≈ 122,24 * 10^9 кг / 0,677 ≈ 180,57 * 10^9 кг
ответ:
необходимая масса руды для получения 200 млн тонн серной кислоты составляет примерно 180,57 млн тонн.