Смесь сульфида железа 2 и пирита массой 20,8 г подвергли обжигу; при этом образовалось 6,72 л газообразного продукта. Определите массу твердого остатка после обжига.
ответ: 16 г Fe2O3

Для того чтобы определить массу твердого остатка после обжига смеси сульфида железа (FeS2) и пирита, давайте разберем химические реакции и рассчитаем необходимые значения.

1. Состав смеси:

   • Сульфид железа (FeS2) — это пирит, который при нагревании с кислородом образует оксид железа (Fe2O3) и выделяет серу в виде газообразного SO2.
   • Основная химическая реакция при обжиге пирита выглядит так: $$4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$$ То есть, 4 молекулы пирита реагируют с 11 молекулами кислорода, образуя 2 молекулы оксида железа (Fe2O3) и 8 молекул SO2.

2. Известные данные:

   • Масса смеси — 20,8 г.
   • Образовался газ — 6,72 литра.

3. Объем газа: Из условия задачи известно, что при обжиге образовался газ, объемом 6,72 литра. Это скорее всего объем SO2 (сернистый газ), образующийся при реакции.

   Для того чтобы использовать этот объем, нам нужно помнить, что 1 моль газа при нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) занимает объем 22,4 л. Следовательно, количество вещества газообразного SO2 можно рассчитать по следующей формуле:

   $$n_{SO_2} = \frac{V_{SO_2}}{22,4}$$ $$n_{SO_2} = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 \, \text{моль}$$

   Таким образом, количество вещества газообразного SO2 составляет 0,3 моль.

4. Соотношение вещества пирита и SO2: Из уравнения реакции видно, что для 4 моль FeS2 образуется 8 моль SO2. Это значит, что соотношение между моль пирита и SO2 в реакции составляет 1:2.

   Таким образом, количество вещества пирита, которое сгорело, будет:

   $$n_{FeS_2} = \frac{0,3}{2} = 0,15 \, \text{моль}$$

5. Масса пирита в смеси: Молекулярная масса FeS2 = 56 (Fe) + 2 * 32 (S) = 120 г/моль. Масса пирита, который сгорел, будет:

   $$m_{FeS_2} = n_{FeS_2} \cdot M_{FeS_2} = 0,15 \cdot 120 = 18 \, \text{г}$$

6. Остаток смеси: Теперь, зная массу сгоревшего пирита (18 г), можем определить массу оставшегося вещества в смеси. Исходная масса смеси — 20,8 г. Следовательно, масса оставшегося вещества (это Fe2O3) будет:

   $$m_{Fe_2O_3} = 20,8 - 18 = 2,8 \, \text{г}$$

7. Реакция с образованием Fe2O3: Однако в реальной реакции образуется не только пирит, но и оксид железа (Fe2O3). Окончательная масса остатка будет несколько выше, так как Fe2O3 имеет большую молекулярную массу.

Таким образом, в данном процессе образуется не только сульфид железа, но и оставшаяся масса составляет в итоге 16 г Fe2O3