Дано:
- Масса пирита = 6,0 кг
- Масса водной суспензии = 100 кг
- Масса гидроксида кальция в суспензии = 3,6 кг
Найти:
1. Массовые доли веществ в полученном растворе после реакции.
Решение:
1. Определим, какие вещества образуются при обжиге пирита и его реакцию с гидроксидом кальция.
Пирит (FeS2) при обжиге реагирует с кислородом воздуха, образуя оксид железа (Fe2O3) и диоксид серы (SO2):
4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2
Диоксид серы (SO2) при взаимодействии с гидроксидом кальция образует сульфит кальция (CaSO3) и воду:
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
Если вся масса пирита (6,0 кг) участвует в реакции, рассчитаем массу SO2, образующуюся при обжиге:
Молекулярная масса пирита (FeS2) = 56 (Fe) * 2 + 32 (S) * 2 = 207 г/моль
6,0 кг пирита = 6000 г пирита
Количество моль пирита = масса / молекулярная масса
Количество моль пирита = 6000 г / 207 г/моль ≈ 28,98 моль
По уравнению реакции, 4 моль пирита дают 8 моль SO2:
Количество моль SO2 = 28,98 моль * (8 / 4) = 57,96 моль
Молекулярная масса SO2 = 32 (S) + 2 * 16 (O) = 64 г/моль
Масса SO2 = количество моль * молекулярная масса
Масса SO2 = 57,96 моль * 64 г/моль = 3710,4 г = 3,71 кг
2. Найдем, сколько гидроксида кальция участвует в реакции:
Молекулярная масса гидроксида кальция (Ca(OH)2) = 40 (Ca) + 2 * (16 + 1) (O + H) = 74 г/моль
3,6 кг гидроксида кальция = 3600 г
Количество моль Ca(OH)2 = масса / молекулярная масса
Количество моль Ca(OH)2 = 3600 г / 74 г/моль ≈ 48,65 моль
Реакция показывает, что 1 моль SO2 реагирует с 1 моль Ca(OH)2:
Масса гидроксида кальция, необходимая для реакции с 3,71 кг SO2 = 3,71 кг (SO2) * (1 моль Ca(OH)2 / 1 моль SO2) * 74 г/моль = 2746 г гидроксида кальция
Так как 2746 г < 3600 г, весь SO2 прореагирует, и избыток гидроксида кальция останется.
3. Рассчитаем массу оставшегося гидроксида кальция:
Масса остатка = 3600 г - 2746 г = 854 г
4. Найдем массовые доли веществ в полученном растворе:
Масса водного раствора после реакции = масса суспензии + масса образующегося раствора = 100 кг
Массовая доля SO2 = масса SO2 / масса раствора
Массовая доля SO2 = 3,71 кг / 100 кг = 0,0371 = 3,71%
Массовая доля гидроксида кальция = масса остатка гидроксида кальция / масса раствора
Массовая доля гидроксида кальция = 0,854 кг / 100 кг = 0,00854 = 0,854%
Массовая доля воды в растворе = 100% - массовая доля SO2 - массовая доля гидроксида кальция
Массовая доля воды = 100% - 3,71% - 0,854% = 95,436%
Ответ:
1. Массовые доли веществ в полученном растворе:
- SO2: 3,71%
- Гидроксид кальция: 0,854%
- Вода: 95,436%