§ 8. Розв'язування задач на вихід продукту

Ви розумієте, що в основі виробництва сульфатної кис­лоти (так само і будь-якого іншого хіміко-технологічного процесу) лежить хімічне перетворення речовин —хімічні реакції. Їхню суть виражають хімічними рівняннями, що складаються на основі закону збереження маси речовин.

Знання закону збереження маси дає змогу не тільки складати рівняння реакцій, а й проводити за ними різні розрахунки, у тому числі обчислювати вихід продукту ви­робництва.

Вихід продукту—важливий показник ефективності ви­робничого процесу. На його підставі роблять висновок про повноту використання сировини тощо. Річ у тім, що в реальних виробничих умовах через оборотність багатьох реакцій і виробничі втрати вихід продукту реакції завжди менший від того, який мав би утворитись згідно з рівнян­ням реакції (на підставі закону збереження маси). Отже, практичний вихід продукту завжди менший за теоретичний.

Вихід продукту — це відношення фактично добутого продукту до максимально можливого, обчисле-ного за рівнянням реакції.

Вихід продукту виражають у частках одиниці або у відсотках. Зверніть увагу, що для розв'язування задач на вихід продукту зовсім не має значення, як його обчислюва­ти: за відношенням мас, об'ємів чи кількості речовини. В усіх цих випадках буде знайдено те саме значення шуканої величини.

Розглянемо конкретні приклади.

Задача 1. З 320 т сірчаного колчедану, масова частка Сульфуру в якому 45 %, добуто сульфатну кислоту масою 405 т (у перерахунку на безводну). Обчислити вихвд суль­фатної кислоти.

Дано: m (FeS2) =320 т

w (S) = 45%=0,45

m (H₂SO₄) = 405 т

вихід H₂SO₄ = ?

1. Обчислюємо масу Сульфуру, що міститься у 320 т сірчаного колчедану:

m(S) = 320 т • 0,45 = 144 т.

2. Обчислюємо масу сульфатної кислоти, яку можна було б добути теоретично з цього Сульфуру —144 т.

S H₂SO₄

M=32г/моль M=98г/моль

m= 32г m=98г

Із запису видно, що 32 г (32 кг, 32 т) Сульфуру відпові­дають 98 г (98 кг, 98 т) сульфатної кислоти Н₂SO₄, а 144 т Сульфуру —х т сульфатної кислоти, отже:

m(H₂SO₄) = 144т ^. 98т = 441 т

32т

3. Обчислюємо вихід сульфатної кислоти. Ми бачимо, що теоретично можна було б добути 441 т сульфатної кислоти, а фактично добули лише 405 т. Отже, відношення практично добутого продукту до теоретично можливого і буде виходом продукту:

вихід H₂SO₄= 405т = 0,918, або 91,8%

441т

Відповідь: вихід сульфатної кислоти становить 91,8 %.

Задача 2. Обчислити масу діоксиду сульфуру, яку можна добути з 1 т сірчаного колчедану з масовою часткою Сульфуру

45 %, якщо вихід SO₂ становить 98 %.

1. Обчислюємо масу Сульфуру, що міститься віт кол­чедану:

m(S)= 1000 кг • 0,45 = 450 кг.

2. Знаходимо, яку масу SO₂ можна добути з 450 кг Суль­фуру теоретично:

S SO₂

M=32г/моль M=32+32=64 г/моль

m=32 г m=64 г

Теоретично виходить, що з будь-якої маси Сульфуру S утворюється вдвічі більше діоксиду сульфуру SO₂ , тобто з 450 кг S утворюється 900 кг SO₂:

32 кг S — 64 кг SO2
	x=900 кг (SO2)
450кг S — х

3. Знаходимо масу діоксиду сульфуру, яка фактично утворилась.

Теоретичний вихід SO₂, що становить 900 кг, приймаємо за 100 %, або за одиницю, тоді практичний вихід, який ми шукаємо, становитиме 98 %, або 0,98, звідси:

m(SO₂) = 900 кг • 0,98 = 882 кг.

Відповідь: маса SO₂, якщо вихід 98 %, становить 882кг.

1Санскрит - стародавня мова Індії

2Інфрачервоне випромінювання - це невидимі електромагнітні хвилі, що їх випромінює нагріте тіло (теплове випромінювання).

3Фотохімічний розклад - це процес, що відбувається під впливом світла.

4Техногенний - той, що пов’язаний з виробничою діяльністю людини.

5Аномальний - той, що відхилений від норми.

6Абсорбція (від лат. аbsorptio- поглинання)-вбирання газів або рідин усім об’ємом (а не поверхнею) іншої речовини.

7Утилізація - (від лат.utilis- корисний) - доцільне застосування відходів)