Cho sơ đồ sản xuất sulfuric acid từ quậng pyrite (FeS2): FeS2–> SO2–> SO3–> oleum–>H2SO4
- Viết phương trình hóa học hoàn thành dãy chuyển hóa trên
- Tình khối lượng dung dịch H2SO4 98% sản xuất được từ 5 tấn quặng pyrite (chứa 10% tạp chất trơ). Biết hiệu suất của toàn bộ quá trình là 80%, lượng acid thu được không bao gồm lượng acid sử dụng để hấp thụ SO3 tạo oleum.
Quảng cáo
2 câu trả lời 823
FeS2 → SO2 (Quặng pyrite bị oxi hóa thành khí SO2)
\[
4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2
\]
SO2 → SO3 (Khí SO2 được oxi hóa thành SO3 trong điều kiện có xúc tác)
\[
2SO_2 + O_2 \xrightarrow{điều \, kiện\, xúc \, tác} 2SO_3
\]
SO3 → oleum (SO3 hòa hợp với H2SO4 tạo oleum)
\[
SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2S_2O_7
\]
(Oleum là dung dịch hỗn hợp của H2SO4 và H2S2O7, trong đó H2S2O7 là axit piro sulfuric.)
Oleum → H2SO4(Oleum được pha loãng với nước để tạo ra H2SO4)
\[
H_2S_2O_7 + H_2O \rightarrow 2H_2SO_4
\]
---
Phần 2: Tính khối lượng dung dịch H2SO4 98% sản xuất được từ 5 tấn quặng pyrite
Để giải bài toán, ta thực hiện các bước sau:
Tính khối lượng quặng pyrite thực tế (sau khi trừ tạp chất):
- Quặng pyrite ban đầu: 5 tấn (5000 kg)
- Tỉ lệ tạp chất trơ: 10%
- Khối lượng quặng pyrite sạch:
\[
5000 \, kg \times (1 - 0.1) = 4500 \, kg
\]
Tính lượng SO2 thu được từ 4500 kg quặng pyrite:
- 1 mol FeS2 (120 g) sinh ra 2 mol SO2 (64 g).
- Mặt khác, 4500 kg quặng pyrite (FeS2) có khối lượng là 4,500,000 g.
- Số mol FeS2 trong 4500 kg:
\[
\frac{4500000 \, g}{120 \, g/mol} = 37500 \, mol \, FeS_2
\]
- Số mol SO2 sinh ra từ 37500 mol FeS2 (theo tỷ lệ 1:2):
\[
37500 \, mol \times 2 = 75000 \, mol \, SO_2
\]
- Khối lượng SO2 thu được:
\[
75000 \, mol \times 64 \, g/mol = 4,800,000 \, g = 4800 \, kg
\]
Tính lượng SO3 thu được từ SO2:
- Hiệu suất toàn bộ quá trình là 80%, do đó lượng SO3 thu được chỉ bằng 80% so với lý thuyết.
- Lượng SO3 lý thuyết: 4800 kg.
- Lượng SO3 thực tế thu được:
\[
4800 \, kg \times 0.8 = 3840 \, kg \, SO_3
\]
Tính khối lượng H2SO4 thu được:
- Mỗi mol SO3 sẽ tạo ra 2 mol H2SO4 (do phản ứng H2SO4 + H2S2O7).
- Số mol SO3 thu được từ 3840 kg (3840,000 g):
\[
\frac{3840000 \, g}{80 \, g/mol} = 48000 \, mol \, SO_3
\]
- Số mol H2SO4 thu được:
\[
48000 \, mol \times 2 = 96000 \, mol \, H_2SO_4
\]
- Khối lượng H2SO4 thu được:
\[
96000 \, mol \times 98 \, g/mol = 9408000 \, g = 9408 \, kg
\]
Tính khối lượng dung dịch H2SO4 98%:
- Khối lượng dung dịch H2SO4 98% là 9408 kg, và trong đó H2SO4 chiếm 98%.
- Khối lượng dung dịch H2SO4 cần có là:
\[
\frac{9408 \, kg}{0.98} = 9598.04 \, kg
\]
Vậy khối lượng dung dịch H2SO4 98% thu được từ 5 tấn quặng pyrite (với hiệu suất 80%) là khoảng 9598 kg.
pt
(1) 4FeS₂ + 11O₂ →(t°) 2Fe₂O₃ + 8SO₂
(2) 2SO₂ + O₂ →(t°, V₂O₅) 2SO₃
(3) nSO₃ + H₂SO₄ → H₂SO₄.nSO₃ (oleum)
(4) H₂SO₄.nSO₃ + nH₂O → (n+1)H₂SO₄
2. Tính khối lượng dung dịch H₂SO₄ 98% sản xuất được:
Khối lượng FeS₂ nguyên chất: 5 tấn * (100% - 10%) = 4,5 tấn = 4,5 × 10⁶ gam
Số mol FeS₂: n(FeS₂) = 4,5 × 10⁶ gam / 120 g/mol = 37500 mol
Theo phương trình (1), (2) và (4): n(H₂SO₄) = 2 × n(FeS₂) = 2 × 37500 mol = 75000 mol
Khối lượng H₂SO₄ lý thuyết (100%): m(H₂SO₄) = 75000 mol × 98 g/mol = 7350000 gam = 7,35 tấn
Khối lượng H₂SO₄ thực tế (80%): m(H₂SO₄) thực tế = 7,35 tấn × 80% = 5,88 tấn
Khối lượng dung dịch H₂SO₄ 98%: m(dung dịch H₂SO₄ 98%) = 5,88 tấn / 98% = 6 tấn
Vậy, khối lượng dung dịch H₂SO₄ 98% sản xuất được là 6 tấn
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
100868 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
89505 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
68610 -
Hỏi từ APP VIETJACK64709
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
63700 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
54938 -
Hỏi từ APP VIETJACK44811
-
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
43063
