Một nhà máy hóa chất tiến hành đốt cháy hoàn toàn 1,5 tấn quặng pyrite (chứa 80% FeS2) phần còn lại là tạp chất trơ không chứa sulfur). Toàn bộ lượng SO2 sinh ra được oxy hóa thành SO3. Sau đó, lượng SO3 này được hấp thụ hoàn toàn bằng dung dịch H2SO4 98% để tạo ra sản phẩm là oleum Y có công thức là H2SO4.3SO3
Để thương mại hóa, nhà máy đem toàn bộ lượng oleum Y ở trên pha loãng với nước thu được dung dịch thương phẩm H2SO4 98% (D = 1,84g/mL). Tính thể tích (lít) dung dịch H2SO4 98% thu được sau khi pha loãng. Biết hiệu suất của cả quá trình tính theo nguyên tố sulfur (S) đạt 92%. (Chỉ làm tròn ở phép tính cuối cùng, kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)
nFeS2 = 1500.80%/120 = 10 kmol —> nSO3 = 20 kmol
Khi hấp thụ SO3 bằng x kg H2SO4 98% (gồm 0,98x kg H2SO4 và 0,02x kg H2O):
SO3 + H2O —> H2SO4
nH2SO4 mới tạo ra = nSO3 phản ứng = nH2O = 0,02x/18 = x/900 kmol
nSO3 còn lại = 20 – x/900
nH2SO4 tổng = 0,98x/98 + x/900 = x/90
Tỉ lệ mol trong oleum: nSO3 = 3nH2SO4 —> 20 – x/900 = 3x/90
—> x = 18000/31
Pha loãng oleum:
nH2SO4 sau pha loãng = 20 – x/900 + x/90 = 800/31
VddH2SO4 98% = 92%.98.800/(31.98%.1,84) = 1290 L