Question

Природный газ содержит главным образом метан CH4, но в нем присутствуют и примеси, например, ядовитый сероводород H2S - до 50 г на 1 кг метана. Чтобы удалить примесь сероводорода, можно провести его окисление перманганатом калия в кислой среде до серы. Рассчитайте количество серы, которую можно таким образом выделить из 1 т природного газа. Определите также, какая масса серной кислоты может быть получена, если всю выделенную серу направить в цех производства H2SO4.

Answer 1

$\rm 5H_2S + 2KMnO_4 + 6HNO_3 \rightarrow 5S\downarrow + 2Mn(NO_3)_2 + 2KNO_3 + 8H_2O$

Пусть дана 1 т газа; если в нём $x$ кг метана, то $y$ кг $\rm H_2S$. Тогда выполняется следующее:

$\begin{cases} x + y \approx 1000, \\ y = 0{,}05x \end{cases}$
$y\left( 1 + \dfrac{1}{0{,}05}\right) \approx 1000$
$y \approx \dfrac{1000}{21} \approx 47{,}62 \: \mathrm {kg}$

$\rm \mu{(H_2S) = 34$ кг/кмоль, $\rm \nu(H_2S) \approx 1{,}4$ кмоль.

По уравнению реакции, количество серы то же самое. Поэтому масса серы такова:
$m(\mathrm{S}) = \rm 1{,}4 \: kmol \times 32 \: \dfrac{kg}{kmol} = 44{,}8 \: kg$

На 1 моль серы будет изготовлено 1 моль серной кислоты, отсюда
$m(\mathrm{H_2SO_4}) = \rm 98 \: \dfrac{kg}{kmol} \times 1{,}4 \: kmol = 137{,}2 \: kg$