5. На серно-кислотном заводе из 1 т серного колчедана получают 360 кг 100 %-ной серной кислоты. Рассчитайте массовую долю выхода продукта реакции.

Ответ: 36%

Пошаговое решение:

Шаг 1: Запишем уравнение реакции обжига колчедана: \[4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2\] Шаг 2: Далее, сернистый газ окисляется до серного ангидрида: \[2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3\] Шаг 3: Серный ангидрид поглощается водой с образованием серной кислоты: \[SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4\] Шаг 4: Рассчитаем молярную массу серного колчедана \(FeS_2\) и серной кислоты \(H_2SO_4\): \(M(FeS_2) = 56 + 2 \cdot 32 = 120 \,\text{г/моль}\) \(M(H_2SO_4) = 2 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \,\text{г/моль}\) Шаг 5: Из уравнения реакции видно, что из 4 моль \(FeS_2\) получается 8 моль \(H_2SO_4\). Значит, из 1 моль \(FeS_2\) получается 2 моль \(H_2SO_4\). Шаг 6: Рассчитаем теоретическую массу серной кислоты, которую можно получить из 1 тонны колчедана. Сначала переведём тонны в граммы: 1 т = 10^6 г. \[n(FeS_2) = \frac{10^6 \,\text{г}}{120 \,\text{г/моль}} = 8333.33 \,\text{моль}\] Шаг 7: Теоретическая масса серной кислоты: \[m_{теор}(H_2SO_4) = 2 \cdot n(FeS_2) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \cdot 8333.33 \,\text{моль} \cdot 98 \,\text{г/моль} = 1633332.68 \,\text{г} = 1633.33 \,\text{кг}\] Шаг 8: Рассчитаем массовую долю выхода продукта реакции: \[\omega = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\% = \frac{360 \,\text{кг}}{1633.33 \,\text{кг}} \cdot 100\% = 22.04 \%\] Шаг 9: Так как в условии указано, что кислота 100%-ная, то нужно разделить полученную массовую долю на 100%: \[\omega = \frac{22.04 \%}{100 \%} \cdot 100 \% = 22.04 \%\]

Ответ: 22.04%

Ответ: 22.04%