Какую массу сульфида цинка требуется подвергнуть обжигу для того, чтобы получить 4,48 м3, при нормальных...

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение химической реакции, а также знать молярные массы соединений. Уравнение реакции образования оксида серы из сульфида цинка выглядит следующим образом:

ZnS + 2O2 -> ZnO + 2SO2

С учетом того, что выход продукта составляет 90%, можно рассчитать количество массы оксида серы, образующейся при обжиге сульфида цинка. Для этого необходимо учитывать соотношение массы сульфида цинка и массы оксида серы в уравнении реакции.

Молярная масса ZnS (сульфида цинка) = 97,47 г/моль Молярная масса ZnO (оксида цинка) = 81,38 г/моль Молярная масса SO2 (оксида серы) = 64,06 г/моль

Так как выход продукта составляет 90%, то необходимо найти массу оксида серы, соответствующую этому выходу:

Масса оксида серы = 4,48 м3 64,06 г/моль 1000 моль/м3 = 287,92 г

Зная массу оксида серы, можно рассчитать массу сульфида цинка, которую необходимо подвергнуть обжигу:

Масса сульфида цинка = Масса оксида серы (Молярная масса ZnS / Молярная масса SO2) = 287,92 г (97,47 г/моль / 64,06 г/моль) ≈ 438,46 г

Таким образом, для получения 4,48 м3 оксида серы при выходе продукта 90%, необходимо подвергнуть обжигу примерно 438,46 г сульфида цинка.

Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо провести несколько шагов, включающих стехиометрические расчеты и учет выхода продукта реакции. Давайте разберем весь процесс пошагово.

1. Написание уравнения реакции обжига сульфида цинка:

Сульфид цинка (ZnS) при обжиге в присутствии кислорода (O₂) образует оксид цинка (ZnO) и диоксид серы (SO₂): [ 2 \text{ZnS} + 3 \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{ZnO} + 2 \text{SO}_2 ]

1. Перевод объема SO₂ в количество вещества:

По условию задачи нам нужно получить 4,48 м³ SO₂ при нормальных условиях (н.у.), где н.у. подразумевают давление в 1 атм и температуру 0°C (273,15 K). При этих условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра (или 0,0224 м³).

Для нахождения количества молей SO₂: [ V_{\text{SO}2} = 4,48 \, \text{м}^3 ] [ n{\text{SO}2} = \frac{V{\text{SO}_2}}{V_m} = \frac{4,48 \, \text{м}^3}{0,0224 \, \text{м}^3/\text{моль}} = 200 \, \text{моль} ]

1. Учет выхода реакции:

Выход продукта реакции составляет 90%. Это означает, что фактически мы получаем только 90% от теоретически возможного количества SO₂. [ n_{\text{SO}_2, \, \text{теор}} = \frac{200 \, \text{моль}}{0,90} \approx 222,22 \, \text{моль} ]

1. Нахождение количества ZnS:

Согласно уравнению реакции, на каждые 2 моля ZnS образуется 2 моля SO₂. То есть соотношение мольное 1:1. [ n{\text{ZnS}} = n{\text{SO}_2, \, \text{теор}} = 222,22 \, \text{моль} ]

1. Перевод количества вещества ZnS в массу:

Молярная масса ZnS (Zn = 65,38 г/моль, S = 32,06 г/моль): [ M_{\text{ZnS}} = 65,38 + 32,06 = 97,44 \, \text{г/моль} ]

Теперь найдем массу ZnS: [ m{\text{ZnS}} = n{\text{ZnS}} \times M_{\text{ZnS}} = 222,22 \, \text{моль} \times 97,44 \, \text{г/моль} \approx 21644,4 \, \text{г} ]

1. Ответ:

Следовательно, для получения 4,48 м³ SO₂ при нормальных условиях с учетом выхода продукта 90%, необходимо подвергнуть обжигу около 21644,4 грамм (или 21,6444 кг) сульфида цинка (ZnS).