Масса железного колчедана для получения серной кислоты
Какая масса железного колчедана содержащего 80% дисульфида железа (II), потребуется для получения так называемой контактной серной кислоты (раствор с массовой долей серной кислоты 92,5%) массой 1 т, если выход продукта производства составит 94,4% от теоретически возможного?
Дано
`m_text{конт.}(H_2SO_4) = 1 text{ т} = 1000 text{ кг}`
`ω(H_2SO_4) = 92.5%`
`ω(FeS_2) = 80%`
`η(H_2SO_4) = 94.4%`
Найти
`m_text{тех.}(FeS_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем суммарную схему получения серной кислоты из пирита:
`FeS_2 → 2H_2SO_4`
Найдём массу чистой серной кислоты в 1 т контактной кислоты:
`m(H_2SO_4) = (ω(H_2SO_4)*m_text{конт.}(H_2SO_4))/100 = (92.5*1000)/100 = 925 text{ кг}`
С учётом выхода 94.4% найдём теоретическую массу чистой серной кислоты:
`m_text{теор.}(H_2SO_4) = (100*m(H_2SO_4))/(η(H_2SO_4)) = (100*925)/94.4 = 980.1 text{ кг}`
Найдём количество вещества серной кислоты:
`n(H_2SO_4) = (m_text{теор.}(H_2SO_4))/(M(H_2SO_4)) = 980.1/98 = 10 text{ кмоль}`
Согласно схеме, количество вещества пирита в 2 раза меньше количества серной кислоты:
`n(FeS_2) = (n(H_2SO_4))/2 = 10/2 = 5 text{ кмоль}`
Найдём массу чистого пирита:
`m(FeS_2) = n(FeS_2)*M(FeS_2) = 5*120 = 600 text{ кг}`
Найдём массу технического пирита (железного колчедана), содержащего 80% FeS₂:
`m_text{тех.}(FeS_2) = (100*m(FeS_2))/(ω(FeS_2)) = (100*600)/80 = 750 text{ кг}`
Ответ
`m_text{тех.}(FeS_2) = 750 text{ кг}`