Номер 7, страница 119 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. Тепловая электростанция (ТЭЦ) потребляет 320 т каменного угля в сутки. Среднее содержание серы в угле — 0,5 %. Определите максимально возможную массу серной кислоты, которая может выпасть с кислотным дождем в течение суток.

Дано:

$m_{угля} = 320 \text{ т}$

$\omega(S) = 0,5\% = 0,005$

$t = 1 \text{ сутки}$

Перевод в СИ:

$m_{угля} = 320 \times 10^3 \text{ кг} = 3,2 \times 10^5 \text{ кг}$

Найти:

$m(H_2SO_4)$ — ?

Решение:

1. Сначала определим массу серы, которая содержится в 320 тоннах каменного угля. Для этого массу угля умножим на массовую долю серы:

$m(S) = m_{угля} \times \omega(S) = 3,2 \times 10^5 \text{ кг} \times 0,005 = 1600 \text{ кг}$

2. При сжигании угля вся содержащаяся в нем сера окисляется и в конечном итоге превращается в серную кислоту, которая выпадает с кислотным дождем. Процесс можно описать следующей цепочкой химических реакций:

а) Горение серы с образованием оксида серы(IV):

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

б) Окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI) в атмосфере:

$2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$

в) Реакция оксида серы(VI) с водой с образованием серной кислоты:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

3. Из уравнений реакций следует, что из одного атома серы (S) образуется одна молекула серной кислоты ($H_2SO_4$). Таким образом, количество вещества серы равно количеству вещества серной кислоты, которая может образоваться:

$n(S) = n(H_2SO_4)$

4. Чтобы найти массу серной кислоты, можно воспользоваться пропорцией, основанной на соотношении молярных масс серы и серной кислоты.

Молярная масса серы: $M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$.

Молярная масса серной кислоты: $M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$.

5. Составим и решим пропорцию для нахождения массы серной кислоты:

$\frac{m(H_2SO_4)}{m(S)} = \frac{M(H_2SO_4)}{M(S)}$

Выразим искомую массу $m(H_2SO_4)$:

$m(H_2SO_4) = m(S) \times \frac{M(H_2SO_4)}{M(S)} = 1600 \text{ кг} \times \frac{98 \text{ г/моль}}{32 \text{ г/моль}} = 1600 \text{ кг} \times 3,0625 = 4900 \text{ кг}$

6. Переведем полученную массу в тонны для удобства:

$4900 \text{ кг} = 4,9 \text{ т}$

Ответ: максимально возможная масса серной кислоты, которая может выпасть с кислотным дождем в течение суток, составляет 4,9 т.