Chemia - Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 18.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Stężenia roztworów Typ: Oblicz

W jednej z przemysłowych metod otrzymywania kwasu siarkowego(VI) jako substrat pierwszego etapu stosuje się piryt (FeS2) – powszechnie występujący minerał.

FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4

W wyniku opisanego procesu – do którego na pierwszym etapie wykorzystano 100 gramów pirytu niezawierającego zanieczyszczeń – otrzymano wodny roztwór kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 96% masowych. Sumaryczna wydajność procesu była równa 85%.

Oblicz masę wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) uzyskanego w opisanym procesie.

Rozwiązanie

Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w gramach.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Uwaga! Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.

Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I

1 mol FeS2
120,0 g

2 mole H2SO4
2· 98,1 g dla W = 100%
120,0 g
100 g

0,85· 2· 98,1 g dla W = 85%
x      x = 139 g H2SO4
100 g r-u
y

96 g H2SO4
139 g H2SO4

y = 144,6 g ≈ 145 g roztworu

Rozwiązanie II
100 g pirytu zawiera 53,5 g siarki
32,1 g siarki daje 98,1 g H2SO4
53,5 g siarki ⸺ x
x = 164 g
przy wydajności 85% powstaje 139 g
co daje mr = 139 g96% ⋅100% = 144,6 g ≈ 145 g

Rozwiązanie III
100 ⋅ 2 ⋅ 98 ⋅ 0,85120 ⋅ 0,96 = 144,6 g ≈ 145 g