2023-02-06
Вычислить суточный расход железного колчедана на заводе, выпускающем ежесуточно 2500 т 70 % - ного раствора серной кислоты, если в колчедане содержится 95 % дисульфида железа, а в огарке остается 0,5 % от имевшейся в колчедане серы.
Решение:
Получение серной кислоты из железного колчедана можно изобразить следующей системой уравнений:
$\underset{4 \cdot 120}{ \underline{4FeS_{2}}} + 11O_{2} = 2Fe_{2}O_{3} + \underset{8 \cdot 22,4}{ \underline{8SO_{2}}}$
$2SO_{2} + O_{2} = 2SO_{3}$,
$SO_{3} + H_{2}O = H_{2}SO_{4}$.
Но для решения этой задачи удобнее пользоваться схемой:
$\underset{120}{ \underline{FeS_{2}}} \rightarrow \underset{2 \cdot 98}{ \underline{2H_{2}SO_{4}}}$.
Первый способ. По условию задачи завод производил в сутки, 2500 т 70 %-ного раствора серной кислоты, в котором содержание ее было равных $ \frac {2500 \cdot 70}{100} = 1750$ т, или $\frac{1750}{98} = 17,857$ моль. Это количество серной кислоты можно получить из $\frac{17,857}{2} = 8,929$ моль чистого дисульфида железа при условии полного превращения его серы в серную кислоту. По условию задачи в природном пирите содержалось 95 % дисульфида железа и только 99,5 % его серы превращалось в серную кислоту. Значит, природного пирита нужно $ \frac {8,929 \cdot 100 \cdot 100}{95 \cdot 99,5} = 9,446$ моль, или $9,446 \cdot 120 = 1133,5$ т.
Второй способ. По условию задачи завод должен производить в сутки 2500 т 70%-ного раствора, или $ \frac {2500 \cdot 70}{10} = 1750$ т 100 %-ной серной кислоты. Из приведенной схемы превращения серы дисульфида железа в серную кислоту видно, что
196 т $H_{2}SO_{4}$ образуются из 120 т $FeS_{2}$,
1750 т $H_{2}SO_{4}$ образуются из $x$ т $FeS_{2}$,
$ \frac {120 \cdot 1750}{196} = 1071,4$ т.
Так как в колчедане содержится только 95 % дисульфида железа, то колчедана нужно $ \frac {1071,4 \cdot 100}{95} = 1127,8$ т, а учитывая, что только 99,5 % серы дисульфида превращается в серную кислоту, железного колчедана нужно $ \frac {1127,8 \cdot 100}{99,5} = 1133,5$.