Pentru a calcula compoziția procentuală volumetrică a amestecului gazos rezultat în urma prăjirii minereului de pirita, putem utiliza legea volumelor gazelor. Această lege afirmă că volumele de gaze care reacționează între ele sunt în rapoarte simple întregi, atunci când toate substanțele se găsesc în aceleași condiții de temperatură și presiune.
1. Calculăm volumul de oxigen necesar pentru a consuma complet sulfura de fier din pirita:
Masa de minereu de pirită = 0,5 kg
Puritatea minereului de pirită = 96%, deci masa de sulf (S) = 0,96 * 0,5 kg = 0,48 kg
Masă moleculară a sulfului (S) = 32 g/mol (din tabelul periodic)
Numărul de moli de sulf = masa de sulf / masa moleculară a sulfului = 0,48 kg / 32 g/mol = 15 mol
Datorită reacției de ardere a sulfului, avem nevoie de 15 mol de oxigen (O2) pentru a consuma complet sulfura de fier.
2. Calculăm volumul total de aer necesar, având în vedere că aerul conține 20% O2 și că se folosește un exces de 40% față de necesarul stoechiometric:
Volumul de O2 necesar = 15 mol
Masa molară a O2 = 32 g/mol (din tabelul periodic)
Masa de O2 necesar = 15 mol * 32 g/mol = 480 g
Masa totală de aer necesară (incluzând 20% O2 și 80% N2) = masa de O2 necesară / fraciunea de O2 în aer = 480 g / 0,20 = 2400 g
Fraciunea de exces a aerului = 1 + 0,40 = 1,40 (adică 40% în plus față de necesarul stoechiometric)
Volumul total de aer necesar = volumul de O2 necesar * fraciunea de exces a aerului = 2400 g * 1,40 = 3360 g
3. Calculăm compoziția procentuală volumetrică a amestecului gazos rezultat:
Procentul volumetric de O2 în amestec = (masa de O2 necesară / masa totală de aer necesară) * 100%
Procentul volumetric de N2 în amestec = 100% - procentul volumetric de O2 în amestec
Calculând aceste valori, putem determina compoziția procentuală volumetrică a amestecului gazos rezultat.
