12 Просмотров

Задание:

Какой объем воздуха, содержащего 21% кислорода понадобится для обжига 2 т железного колчедана, содержащего 3% негорючих примесей?

Ответ на задание:

Для расчета объема воздуха, необходимого для обжига железного колчедана, мы можем воспользоваться химическим уравнением реакции и пропорциями. Уравнение реакции обжига железного колчедана (FeS2) с кислородом (O2) выглядит следующим образом:

\[ 4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2 \]

С учетом того, что 21% объема атмосферного воздуха составляет кислород, мы можем определить необходимый объем воздуха для полного обжига 2 т железного колчедана.

1. Определение молекулярной массы FeS2:

   • Масса Fe (железо) = 55.85 г/моль.
   • Масса S (сера) = 32.06 г/моль.
   • Масса молекулы FeS2 = 2 * 55.85 + 2 * 32.06 = 175.82 г/моль.

2. Расчет молей FeS2 в 2 т:

   • Молекулярная масса FeS2 = 175.82 г/моль.
   • Моли в 2 т FeS2 = (2000 г) / (175.82 г/моль).

3. Определение необходимого объема кислорода (O2):

   • Согласно уравнению реакции, требуется 11 молей кислорода на 4 моли FeS2.
   • Моли O2 = (моли FeS2) * (11/4).

4. Преобразование молей O2 в объем воздуха:

   • Так как 21% атмосферного воздуха составляет кислород, то объем воздуха будет равен (моли O2) / 0.21.

5. Расчет объема воздуха:

   • Объем воздуха = (моли O2) / 0.21.

Произведем расчет:

\[ \text{Моли FeS2} = \frac{2000 , \text{г}}{175.82 , \text{г/моль}} \]

\[ \text{Моли O2} = \text{Моли FeS2} \times \frac{11}{4} \]

\[ \text{Объем воздуха} = \frac{\text{Моли O2}}{0.21} \]

Рассчитаем:

1. Масса молекулы FeS2: (​\( 175.82 , \text{г/моль} \)​).
2. Моли FeS2 в 2 т: ( ​\( \frac{2000 , \text{г}}{175.82 , \text{г/моль}} \approx 11.38 , \text{моль} \)​).
3. Моли O2: (​\( 11.38 , \text{моль} \times \frac{11}{4} \approx 31.23 , \text{моль} \)​).
4. Объем воздуха: ( ​\( \frac{31.23 , \text{моль}}{0.21} \approx 148.71 , \text{моль} \)​).

Теперь, чтобы перевести моли воздуха в объем, нужно учесть их стандартный объем при нормальных условиях (около 22.4 литра на моль при стандартных условиях температуры и давления).

Объем воздуха будет примерно равен:

\[ 148.71 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 3330.6 , \text{л} \]

Таким образом, для обжига 2 т железного колчедана с использованием 21% кислорода из воздуха потребуется примерно 3330.6 литра воздуха.