Номер 217, страница 47 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

217. В промышленных условиях исходным сырьём для получения серной кислоты может служить природная сера. Серную кислоту какой максимальной массой можно получить из руды массой 16,8 т, в которой массовая доля простого вещества серы составляет 86,6 %?

Дано:

$m(руды) = 16,8 \text{ т}$

$\omega(S) = 86,6 \% = 0,866$

$m(руды) = 16,8 \times 10^3 \text{ кг} = 16800 \text{ кг}$

Найти:

$m(H_2SO_4)$ — ?

Решение:

1. Найдем массу чистой серы, содержащейся в руде. Масса чистого вещества равна произведению массы смеси на массовую долю этого вещества.

$m(S) = m(руды) \times \omega(S)$

$m(S) = 16,8 \text{ т} \times 0,866 = 14,5488 \text{ т}$

2. Процесс получения серной кислоты из серы можно представить следующей схемой превращений:

$S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4$

Из этой схемы видно, что из одного атома серы в конечном итоге получается одна молекула серной кислоты. Это означает, что количество вещества серы равно количеству вещества серной кислоты:

$n(S) = n(H_2SO_4)$

3. Рассчитаем молярные массы серы (S) и серной кислоты ($H_2SO_4$).

$M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$

$M(H_2SO_4) = 2 \times M(H) + M(S) + 4 \times M(O) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Так как количество вещества $n$ связано с массой $m$ и молярной массой $M$ формулой $n = m/M$, то равенство количеств веществ можно записать в виде пропорции:

$\frac{m(S)}{M(S)} = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)}$

5. Выразим из этой пропорции искомую массу серной кислоты $m(H_2SO_4)$:

$m(H_2SO_4) = \frac{m(S) \times M(H_2SO_4)}{M(S)}$

Подставим известные значения. Обратите внимание, что соотношение молярных масс (г/моль) безразмерно, поэтому массу серы можно подставлять в тоннах, чтобы сразу получить ответ в тоннах.

$m(H_2SO_4) = \frac{14,5488 \text{ т} \times 98 \text{ г/моль}}{32 \text{ г/моль}} = 44,5476 \text{ т}$

Округлим результат до трех значащих цифр, так как исходные данные (16,8 и 86,6) имеют по три значащие цифры.

$m(H_2SO_4) \approx 44,5 \text{ т}$

Ответ: максимальная масса серной кислоты, которую можно получить, составляет 44,5 т.