Дидактический материал: "Решение расчетных задач со стехиометрическими схемами"

Решение задач с использованием стехиометрических схем П   р   и   м   е   р     1.   Вычислите   массу   серного   колчедана,   требуемого   для получения 100%­ной кислоты массой 1 кг. Решение. Получение серной кислоты из FeS2 протекает в три стадии: 1. 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2, 2. 8SO2 + 4O2       8SO3, 3. 8SO3 + 8H2O = 8H2SO4. Для   решения   данной   задачи   достаточно   знать   отношение   количества исходного   вещества   (FeS2)   к   количеству   конечного   продукта   (H2SO4). Следовательно,   расчеты   промежуточных   стадий   не   нужны,   и  получение серной   кислоты   можно   представить   в   виде   стехиометрической схемы: 10,2 моль х моль FeS2  2H2SO4 1 моль 2 моль SOH(m 4 SOH(M 2 ) )  1000 98 Находим ν (H2SO4) =  Из стехиометрической схемы следует: ν (FeS2) : ν (H2SO4) = 1 : 2  4 2 = 10,2 (моль).  SOH(  ) 4 2 2  2,10 2 ν (FeS2) =  = 5,1 (моль). Определяем массу серного колчедана: m (FeS2) = ν (FeS2) ∙ M (FeS2) = 5,1 ∙ 120 = 612 г, или 0,612 кг. П р и м е р  2. Какую массу ледяной уксусной кислоты можно получить из карбида кальция массой 100 кг с массовой долей примесей 4 %? Решение. Получение уксусной кислоты из карбида кальция состоит из трех стадий: 1. CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 2. CH  ≡  CH + HOH   CH3–CHO O2  1 3. CH3–CHO +  2 Стехиометрическая схема получения уксусной кислоты: 1,5 моль CaC2  CH3 – COOH  CH3COOH х моль1 моль 1 моль Массовая доля чистого карбида кальция составляет:  (CaC2) = 100 % – 4 % = 96 %, или 0,96. Масса чистого CaC2 равна: m (CaC2) = 100 ∙ 0,96 = 96 (кг). 96 /кг кг моль 64 = 1,5 моль. Находим ν (CaC2) =  Находим массу уксусной кислоты. Из стехиометрической схемы следует: ν (CaC2) = ν (CH3COOH) = 1,5 моль  m (CH3COOH) =  1,5 ∙ 60 = 90 (кг). Реши самостоятельно: 1. Из 320 т серного колчедана, содержащего 45 % серы, было получено 405 т серной кислоты. Вычислите выход кислоты. (92 %.) 2.   Вычислите   массу   серной   кислоты,   полученной   при   обжиге   пирита массой 15 кг с массовой долей примесей, равной 20 %. (19,6 кг.) 3. Цинковую обманку (ZnS) массой 97 г подвергли обжигу, получившийся газ окислили, и продукт окисления растворили в 120 мл воды.   Определите массовую   долю   вещества   в   полученном растворе. (49 %.) 4. Сколько тонн 55%­ной азотной кислоты получится из 1 т аммиака, если выход продукта окисления в контактном аппарате достигает 98 %, а выход кислоты – 94 %? (6,2 т.) 5.   Сколько   тонн   аммиака   нужно   для   получения   5 т   60%­ной   азотной кислоты,   считая,   что  потери аммиака в производстве составляют 2,8 %? (0,832 т.) 6. Из азота объемом 67,2 л и водорода объемом 224 л образовался аммиак (н. у.). Используя этот аммиак, получили раствор объемом 400 мл с массовой долей   азотной   кислоты   40 %   и   плотностью   1,25 г/мл.   Определите   выход продукта реакции. (52,9 %.) 7. Аммиак объемом 7,84 л (н. у.) подвергли каталитическому окислению и дальнейшему превращению в азотную кислоту. В результате получили раствор массой 200 г. Считая выход HNO3  равным 40 %, определите массовую долю ее в растворе. (4,41 %.) 8. Какую массу раствора с массовой долей серной кислоты 70 % можно получить из пирита массой 200 кг, содержащего FeS2 и посторонние примеси? Массовая доля примесей в пирите составляет 10 %, а выход серной кислоты – 80 %. (336 кг.) 9. Какую массу ацетальдегида можно получить из технического карбида кальция   массой   500 кг   с   массовой   долей   примесей   10,4 %,   если   выход альдегида составляет 75 %? (232 кг.)10. Какой объем природного газа (массовая доля метана составляет 90 %) необходим для получения анилина массой 14,88 г при массовой доле выхода 80 %. (36 л.) 11. Определите объем раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 % (  = 1,1 г/мл), который потребуется для нейтрализации аминоуксусной    кислоты,   полученной   из  карбида кальция массой 6,4 г. (36,36 мл.)