Question

Prin prăjirea a 0,860g pirită carbonifera, ce conține FeS2, C și steril (ce nu se oxidează), cu 2,5L aer, rezultă un amestec solid ce conține Fe2O3, Fe3O4 și 2,4283L amestec gazos cu compoziția volumetrică: 6,46℅ CO2; 3,25℅ O2; 7,93℅ SO2; 82,36℅ N2. Se dau ecuațiile reacțiilor și variațiile de entalpie:

(1) 4FeS2(s) + 11O2(g) --> 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
∆Hr1 = -3407 KJ
(2) 3FeS2(s) + 8O2(g) --> Fe3O4(s) + 6SO2(g)
∆Hr2 = -2433 KJ
(3) C(s) + O2(g) --> CO2(g)
∆Hr3 = -395 KJ

Se cere:

a) să se calculeze compoziția procentuală a piritei;
b) cantitatea de căldură care se degajă la prăjirea a 100 Kg pirită (în condițiile date mai sus). Aerul conține (20℅O2 și 80℅N2).

Answer 1

n1 moli  4FeS2 +11O2 ⇒ 2Fe2O3 + 8SO2   ΔH1 = - 3407Kj
n2 moli 3FeS2 + 8O2 ⇒ Fe3O4 + 6SO2     ΔH2 = -2433Kj 
n3 moli C + O2 ⇒ CO2  ΔH3 = 395kj 
120(n1 + n2) + 12n3 + m steril = 0,86 g 
amestec gazos final : CO2 : 0.0646·2,4283 = 0,1568 l   (7 mmoli) 
O2 : 0,0325 ·2,4283 = 0,0798 l       (3,5mmoli)
SO2 : 0,0793·2,4283 = 0,192 l       (8,6 mmoli)
N2 : 0,8236·2,4283 = 2l 
120(n1 + n2) + 12n3 + m steril = 860 mg 
11/4 ·n1 + 8/3 ·n2 + n3 = 1/5 ·2,5 ·1000/22,4 - 3,5 = 18,82mmoli O2 
33n1 + 32n2 + 12n3 = 225,84 
2n1 + 2n2 = 8,6 mmoli SO2    n1 + n2 = 4,3   n3 = 7    
32(n1+n2) + n1 + 12·7 = 225,84 
n1 = 4,24  n2 = 0,06  ⇒ mFeS2 = 4,3·120 = 516 mg     mC = 7·12 = 84mg 
m steril = 860-(516+ 84) = 260mg  
%FeS2 = 51600/860 = 60%    % C = 9,767%    
% steril = 26000/860 =30,232% 
b) 100Kg pirita contin : 60kgFeS2(60/120 = 0,5kmoli) + 9,767kgC  (0,81kmol)
n1 + n2 = 0,5     n1/n2 = 4,24/0,06 = 212/3    n2 = 3n1/212 
n1 + 3n1/212 = 0,5      215n1 = 106   n1 = 0,493 kmoli = 493moli FeS2 (r.1)     n2 = 0,007 kmoli = 7 moliFeS2 (r.2)  n3 = 810 moli C  (r.3)
Q = n1·ΔH1/4 + n2·ΔH2/3 + n3·ΔH3 = 493x3407 + 7x2433 + 810x395
Q = 1679651 + 17031 + 319950 = 2016632KJ = 2016,632 Mj