Номер 859, страница 150 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

859. Оксид серы(IV) появляется в окружающей среде, в частности, в результате сжигания твёрдого и жидкого топлива, содержащего соединения серы. Серосодержащие соединения при сгорании топлива превращаются в сернистый газ. Загрязнение окружающей среды этим веществом наносит серьёзный вред здоровью людей, оказывает отрицательное действие на флору и фауну, разрушает металлические сооружения, снижает урожайность сельскохозяйственных культур. При среднесуточной концентрации, равной $0,50 \text{ мг}/\text{м}^3$, наблюдается повышение смертности и числа госпитализаций. Всемирной организацией здравоохранения рекомендована среднегодовая предельно допустимая концентрация, равная $0,06 \text{ мг}/\text{м}^3$. Одним из методов очистки дымовых газов от примеси сернистого газа является метод, основанный на использовании растворов щелочей, переводящих оксид серы в сульфиты. Рассчитайте, гидроксид натрия какой массой потребуется для поглощения всего оксида серы(IV), образующегося при сгорании мазута массой $5,70 \text{ т}$, массовая доля серы в котором равна $2,85 \%$.

Дано:

Масса мазута, $m(\text{мазута}) = 5,70 \text{ т}$

Массовая доля серы, $\omega(S) = 2,85 \% = 0,0285$

Перевод в СИ:

$m(\text{мазута}) = 5,70 \times 10^3 \text{ кг} = 5,70 \times 10^6 \text{ г}$

Найти:

Массу гидроксида натрия, $m(NaOH) - ?$

Решение:

1. Первым шагом рассчитаем массу чистой серы, которая содержится в сжигаемом мазуте. Для этого умножим массу мазута на массовую долю серы:

$m(S) = m(\text{мазута}) \times \omega(S) = 5,70 \times 10^6 \text{ г} \times 0,0285 = 162450 \text{ г}$

2. При сгорании серы образуется оксид серы(IV) (сернистый газ). Запишем уравнение этой реакции:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

3. Найдем количество вещества (в молях) сгоревшей серы. Молярная масса серы $M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$.

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{162450 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 5076,56 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии реакции сгорания, из одного моля серы образуется один моль оксида серы(IV). Следовательно, количество вещества образовавшегося $SO_2$ равно количеству вещества серы:

$n(SO_2) = n(S) \approx 5076,56 \text{ моль}$

5. Для поглощения оксида серы(IV) используется раствор гидроксида натрия. Реакция протекает по следующему уравнению, в результате чего образуется сульфит натрия и вода:

$SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

6. Из уравнения реакции видно, что для поглощения одного моля $SO_2$ требуется два моля $NaOH$. Рассчитаем необходимое количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH) = 2 \times n(SO_2) = 2 \times 5076,56 \text{ моль} \approx 10153,12 \text{ моль}$

7. Теперь найдем массу гидроксида натрия, зная его количество вещества. Молярная масса $NaOH$ составляет: $M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 10153,12 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} \approx 406125 \text{ г}$

8. Переведем полученную массу в килограммы и округлим до трех значащих цифр, в соответствии с точностью исходных данных:

$m(NaOH) = 406125 \text{ г} = 406,125 \text{ кг} \approx 406 \text{ кг}$

Ответ: для поглощения всего оксида серы(IV) потребуется 406 кг гидроксида натрия.