Дано:
Масса цинка (Zn) = 3,00 т = 3000 кг
Массовая доля примесей в руде = 12,0 % = 0,12
Найти:
1. Максимальную массу серной кислоты (H2SO4), которую можно получить.
2. Массу руды, необходимую для получения указанного количества цинка.
Решение:
1. Для начала определим количество моль цинка, необходимое для получения 3,00 т:
M(Zn) = 65,38 г/моль
n(Zn) = масса (Zn) / M(Zn)
= 3000 кг * 1000 г/кг / 65,38 г/моль
≈ 45914,9 моль
2. Согласно реакции получения серной кислоты из цинковой обманки (цинковый колчедан - ZnS):
2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
SO2 + O2 + 2 H2O → 2 H2SO4
Таким образом, соотношение между цинком и серной кислотой следующее:
1 моль Zn дает 1 моль H2SO4.
Следовательно, количество H2SO4, которое можно получить:
n(H2SO4) = n(Zn) = 45914,9 моль
3. Рассчитаем массу серной кислоты:
M(H2SO4) = 2 * M(H) + M(S) + 4 * M(O)
= 2 * 1,008 г/моль + 32,07 г/моль + 4 * 16 г/моль
= 98,079 г/моль
m(H2SO4) = n(H2SO4) * M(H2SO4)
= 45914,9 моль * 98,079 г/моль
≈ 4500000 г = 4500 кг
4. Теперь найдем массу руды, необходимую для получения 3,00 т цинка. Если массовая доля цинка в руде равна X, то с учетом 12 % примесей, имеем:
X = 1 - 0,12 = 0,88
5. Определим массу руды с учетом содержания цинка:
m(руда) = масса цинка / массовая доля цинка
m(руда) = 3000 кг / 0,88
≈ 3409,09 кг
Ответ:
1. Максимальная масса серной кислоты, которую можно получить, составляет приблизительно 4500 кг.
2. Необходимая масса руды для этого составляет примерно 3409,09 кг.