Горизонты химииБанк олимпиадМуниципальный этап · 7–8 класс
Задание № 3
2025/26 · Республика Татарстан · страница 3
Условие
Задание 3.
При обработке сульфидных руд широко применяется реакция с участием
твёрдых веществ A и С и газообразных веществ B и D:
4A + 11B = 2C + 8D
Известно, что для обработки 1.000 тонны А требуется 513.4 м3 B (н.у.), а в
результате получают 665.4 кг C и 1067.0 кг D.
1. Определите массу B и объём D (н.у.) в описанном процессе.
2. Установите формулы соединений A-D.
Газ D используется в промышленности для получения ценного соединения E.
Для этого газ D сперва вводят в реакцию с B в присутствии катализатора с
образованием F, а затем смешивают F с широко доступным жидким веществом
G.
3. Установите формулы E, F и G и запишите уравнения двух описанных
реакций.
Для удешевления производства при проведении реакции используется не сам
газ B, а его смесь с газом H.
4. Приведите формулу газа H. Как называется такая смесь? Какой объём этой
смеси необходим для проведения реакции с 1.000 тонн A?
Самопроверка
Решение и пояснение
Задание 3.
1. Массу B вычислим исходя из закона сохранения массы:
m(A) + m(B) = m(C) + m(D)
m(B) = 1067 + 665.4 – 1000 = 732.4 кг (1 балл).
Поскольку D и B – газы, их объёмы будут соотноситься так же, как
стехиометрические коэффициенты, то есть объём D будет составлять 8/11 от
объёма B, или 513.4·8/11 = 373.4 м3 (2 балла).
2. Для газов B и D известны и масса, и объём. Последний позволяет найти
количество вещества:
n(B) = 513.4/22.4 = 22.92 кмоль
n(D) = 373.4/22.4 = 16.67 кмоль
Знание количества вещества и массы позволяет вычислить молярные массы:
M(B) = 732.4/22.92 = 32 г/моль
M(D) = 1067/16.67 = 64 г/моль
Хотя существует несколько газов с молярной массой 32 г/моль, наиболее
разумный вариант для B с учётом контекста задачи – кислород O2 (1 балл).
Тогда D – вероятнее всего, оксид. Среди газообразных оксидов молярной
массой 64 обладает SO2 (1 балл). Речь идёт об обжиге сульфидного минерала.
4A + 11O2 = 2C + 8SO2
Количество вещества A вдвое меньше, чем D, то есть 8.34 кмоль.
M(A) = 1000/8.34 = 120 г/моль
Одна формульная единица А содержит два атома серы (64 г/моль). За их
вычетом получаем остаток 56 г/моль, соответствующий железу. Формула A –
FeS2 (2 балла).
Тогда C – оксид железа. Исходя из молярной массы или вида уравнения
реакции, можно получить, что это Fe2O3 (1 балл).
3. SO2 используют для получения серной кислоты E - H2SO4 (2 балла).
Широкодоступное жидкое вещество G – H2O (1 балл). На промежуточной
стадии образуется триоксид серы F – SO3 (1 балл).
2SO2 + O2 = 2SO3 (1 балл)
SO3 + H2O = H2SO4 (1 балл)
4. Вместо чистого кислорода при обжиге можно использовать его
естественную смесь с азотом (H – N2 (1 балл)) – воздух (1 балл). Объёмное
содержание кислорода в воздухе составляет 21 %, поэтому объём воздуха
составит 513.4/0.21 = 2445 м3 (2 балла).
Всего максимум 18 баллов