Date cunoscute:
1) reacția dintre Fe și H2SO4 (diluat) se scrie:
Fe (s)+H2SO4(l) =FeSO4(dizolvat, aq) +H2↑(gaz)
Este o reacție totală.
2) din ecuația chimică de mai sus, vedem numărul de moli de reactanți și produși de reacție:
1mol de atomi Fe.....reacționează cu 1 mol de H2SO4......se formează (rezultă)..1 mol de FeSO4 ......1mol de H2 sau 1 volum molar(22,4L) de H2 în condiții normale de temperatură și presiune
1Kmol Fe.......1Kmol H2SO4....1Kmol FeSO4....22,4 m3 H2
1 Kmol=M (Kg)
3.Masele atomice: A Fe=56; A S=32; A O=16; A H=1
4. masa de fier impur=5,6 t=5,6.1000=5600Kg
5.puritatea Fe din 5600Kg=90%=procentul de Fe
6.concentrația procentuală a soluției de H2SO4=C1=20% (adică 20% este H2SO4 dizolvat)
7. considerăm, că soluția obținută conține FeSO4 și vom calcula concentrația procentuală referitoare, la această substanță. Nu m-am referit la FeSO4.XH2O (cristalohidrat).
C2% de FeSO4= md FeSO4. 100 / ms 2
Este relația matematică pentru calcularea concentrației procentuale.
unde: ms2=md FeSO4+mH2O adusă de soluția de H2SO4 de 20%.
Nu știm:
1.masa de Fe pur=X (Kg)=?
2. masa de H2SO4 consumat în reacție; nu este masa soluției; se referă la acidul dizolvat=Y(Kg)=?...este masa dizolvată (md) în soluția de 20%
3. masa soluției de H2SO4 20%= ms1 (Kg)=?
4,volumul de H2 (c.n.)=Z(m3)=?
5.masa de FeSO4 format=T(Kg)=? Va fi md, în soluția obținută!
6. masa de apă din soluția H2SO4 20%=?
7.masa soluției de FeSO4=ms2 (Kg)=?
8. concentrația soluției de FeSO4 obținut=C2(%)
Calcule
1. Calculăm masa de Fe pur, X(Kg).
X=mFe pur=90%.5600Kg/100%=5040 Kg Fe
2.Calculăm masa de H2SO4 cu ajutorul reacției chimice (calcul stoechiometric):
5040Kg Y T Z
Fe (s)+H2SO4(l) =FeSO4(dizolvat, aq) +H2↑(gaz)
M:56Kg 98 Kg 136 Kg Vm= 22,4 m3
Unde:
M H2SO4=98; M FeSO4=A Fe+A S+ 4AO=136
Y=5040Kg.98Kg/56Kg=8820 Kg de H2SO4
3. Calculăm masa de soluție (ms1) de H2SO4 20% cu expresia matematică a concentrației procentuale:
C% = md.100/ms
20%=8820Kg.100%/ms; 1=8820Kg.5=44100Kg soluție de 20%
4. Calculăm volumul de H2 (Z) de pe reacție:
Z=5040 Kg.22,4 m3/56Kg=2016 m3 de H2
5.Calculăm masa de FeSO4 (T) de pe reacție:
T=5040Kg.136Kg/56Kg=12240 Kg FeSO4
6. Calculăm masa de apă din 44100Kg soluție de 20%, cu 8820Kg de H2SO4:
ms1=md H2SO4+mH2O
mH2O=ms1-mdH2SO4=44100Kg soluție de 20%-8820Kg de H2SO4=35280 Kg de apă
7.Calculăm masa soluției obținute de FeSO4 (ms2):
ms2=mdFeSO4+mH2O
ms2=12240 Kg FeSO4+35280 Kg de apă=47520 Kg
8. Calculăm concentrația procentuală (C2) a soluției de FeSO4:
C2%= mdFeSO4.100/ms2
C2%=12240Kg.100% / 47520 Kg=25,75%
R: 44100Kg soluție de H2SO4 20% ; 2016 m3 de H2; concentrația soluției de FeSO4 este25,75%.
