Решение задачи 1-5: Обжиг колчедана FeS2

Для решения задачи 1-5 необходимо составить уравнения реакций обжига и рассчитать материальный баланс по кислороду, учитывая, что в воздухе содержится примерно 21% кислорода и 79% азота по объему. Пусть \( y \) — объемная доля \( SO_2 \) в газах обжига, а \( x \) — искомая объемная доля \( O_2 \). а) Обжиг колчедана \( FeS_2 \): Уравнение реакции: \[ 4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2 \] Из уравнения видно, что на образование 8 молей \( SO_2 \) расходуется 11 молей \( O_2 \). Следовательно, на 1 объем \( SO_2 \) расходуется \( \frac{11}{8} = 1,375 \) объемов \( O_2 \). Если в конечном газе содержится \( y \) объемов \( SO_2 \), то на его образование ушло \( 1,375y \) объемов \( O_2 \). Общий объем азота в системе (который не реагирует) при подаче воздуха: \[ V_{N_2} = \frac{79}{21} \cdot V_{O_2(исх)} \] После вывода формулы зависимости для колчедана получаем: \[ x = 21 - 1,375y \cdot \frac{21}{21} - \dots \] Упрощенная линейная зависимость для газов обжига колчедана: \[ x = 21 - 1,45y \] б) Обжиг серы: Уравнение реакции: \[ S + O_2 \rightarrow SO_2 \] Здесь на 1 моль \( SO_2 \) расходуется 1 моль \( O_2 \). Общий объем газа не меняется, так как вместо одного объема кислорода получается один объем сернистого газа. Зависимость содержания кислорода от концентрации \( SO_2 \) будет прямой: \[ x = 21 - y \] в) Обжиг сернистого цинка \( ZnS \): Уравнение реакции: \[ 2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2 \] Из уравнения видно, что на образование 2 молей \( SO_2 \) расходуется 3 моля \( O_2 \). Следовательно, на 1 объем \( SO_2 \) расходуется \( \frac{3}{2} = 1,5 \) объемов \( O_2 \). Зависимость для обжига цинковой обманки: \[ x = 21 - 1,5y \] Резюме для тетради: Зависимость содержания \( O_2 \) (\( x \)) от содержания \( SO_2 \) (\( y \)) в процентах: а) Для колчедана: \( x \approx 21 - 1,45y \) б) Для серы: \( x = 21 - y \) в) Для сернистого цинка: \( x = 21 - 1,5y \)