При переработке нефти в автомобильное топливо очень важно избавиться от серы, содержание которой в нефти может составлять несколько процентов. Для этого серу подвергают действию водорода при высокой температуре, и сера превращается в сероводород H2S, который затем улавливают, чтобы он не попадал в атмосферу. Рассчитайте, сколько литров сероводорода (в пересчете на н.у.) образуется при производстве одного литра высококачественного бензина (плотность – 750 г/л), считая, что в бензин превращается 50 % нефти по массе, а исходная нефть содержала 1 % серы по массе. Для этого: 1) рассчитайте массу нефти, необходимой для производства бензина; 2) рассчитайте массу серы в нефти; 3) рассчитайте объём образующегося сероводорода (н.у.)

Давайте решим эту задачу по шагам. 1) Расчет массы нефти, необходимой для производства бензина: Сначала определим массу бензина, который необходимо произвести. Так как нам нужен 1 литр бензина, и его плотность 750 г/л, то масса бензина составляет: \[ m_{\text{бензина}} = V_{\text{бензина}} \times \rho_{\text{бензина}} = 1 \text{ л} \times 750 \frac{\text{г}}{\text{л}} = 750 \text{ г} \] По условию, в бензин превращается 50% нефти по массе. Это значит, что масса нефти должна быть в два раза больше массы бензина: \[ m_{\text{нефти}} = \frac{m_{\text{бензина}}}{0.5} = \frac{750 \text{ г}}{0.5} = 1500 \text{ г} \] Таким образом, для производства одного литра бензина необходимо 1500 грамм нефти. 2) Расчет массы серы в нефти: Известно, что исходная нефть содержала 1% серы по массе. Следовательно, масса серы в нефти составляет: \[ m_{\text{серы}} = m_{\text{нефти}} \times 0.01 = 1500 \text{ г} \times 0.01 = 15 \text{ г} \] Итак, масса серы в нефти составляет 15 грамм. 3) Расчет объема образующегося сероводорода (н.у.): Сера реагирует с водородом, образуя сероводород (H2S). Молярная масса серы (S) примерно 32 г/моль, а молярная масса сероводорода (H2S) примерно 34 г/моль. Сначала найдем количество вещества серы: \[ n_{\text{серы}} = \frac{m_{\text{серы}}}{M_{\text{серы}}} = \frac{15 \text{ г}}{32 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} = 0.46875 \text{ моль} \] Так как из одного моля серы образуется один моль сероводорода, количество вещества H2S будет таким же: \[ n_{H_2S} = n_{\text{серы}} = 0.46875 \text{ моль} \] Теперь рассчитаем объем сероводорода при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа при н.у. составляет 22.4 л/моль: \[ V_{H_2S} = n_{H_2S} \times V_m = 0.46875 \text{ моль} \times 22.4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 10.5 \text{ л} \] Таким образом, при производстве одного литра бензина образуется 10.5 литров сероводорода. Ответ: 1) Масса нефти, необходимая для производства бензина: 1500 г 2) Масса серы в нефти: 15 г 3) Объём образующегося сероводорода (н.у.): 10.5 л