Каков практический выход (%) оксида серы, если он был получен путем смешивания оксида серы (IV) с кислородом

Анжела

27

Для решения этой задачи нам необходимо использовать знания о соотношении объемов газов в реакции, о выходе продукта и об изменении молярной массы смеси газов.

Пусть \(V_{SO_2}\) - объем оксида серы (IV), а \(V_{O_2}\) - объем кислорода. Согласно условию задачи, объемы газов находятся в соотношении 1:3, то есть \(V_{SO_2} : V_{O_2} = 1 : 3\).

Давайте предположим, что объем оксида серы (IV) равен \(x\) литрам. Тогда объем кислорода будет равен \(3x\) литрам.

Далее, согласно закону простых чисел, молярные соотношения сравниваются в молях, а объемы газов сравниваются в литрах. Молярное соотношение между \(SO_2\) и \(O_2\) в нашем случае также будет 1:3.

Таким образом, имеем следующую таблицу:

\[
\begin{array}{|c|c|c|}
\hline
\text{Вещество} & \text{Моль} & \text{Объем (л)} \\
\hline
SO_2 & x & x \\
\hline
O_2 & 3x & 3x \\
\hline
\end{array}
\]

Для определения процентного выхода оксида серы (IV) необходимо рассмотреть изменение молярной массы смеси газов. Молярная масса смеси газов до реакции равна:

\[M_{\text{исх}} = M_{SO_2} \cdot n_{SO_2} + M_{O_2} \cdot n_{O_2}\]

где \(M_{SO_2}\) и \(M_{O_2}\) - молярные массы оксида серы (IV) и кислорода соответственно, а \(n_{SO_2}\) и \(n_{O_2}\) - количество молей каждого газа.

Так как соотношение между \(SO_2\) и \(O_2\) составляет 1:3, количество молей оксида серы (IV) будет равно \(n_{SO_2} = x\), а количество молей кислорода будет \(n_{O_2} = 3x\).

После проведения реакции и образования оксида серы (IV), молярная масса смеси газов изменится на 12,8%. Это означает, что конечная молярная масса смеси газов будет составлять 100% + 12,8% = 112,8% от исходной молярной массы:

\[M_{\text{кон}} = 1,128 \cdot M_{\text{исх}}\]

Чтобы определить процентный выход полученного оксида серы (IV), нам нужно вычислить молярную массу оксида серы (IV), поделить ее на молярную массу смеси газов после реакции и умножить на 100%:

\[\text{Выход} = \frac{M_{SO_2}}{M_{\text{кон}}} \cdot 100\%\]

Теперь рассмотрим молярные массы. Молярная масса \(SO_2\) равна \(32 \, \text{г/моль}\), поскольку молярная масса серы равна примерно \(32 \, \text{г/моль}\), а масляная масса кислорода \(O_2\) равна примерно \(32 \, \text{г/моль}\), поскольку каждый атом кислорода в \(O_2\) имеет молярную массу примерно \(16 \, \text{г/моль}\).

Теперь мы можем записать выражение для процентного выхода оксида серы (IV):

\[\text{Выход} = \frac{32 \, \text{г/моль} \cdot x}{1,128 \cdot (32 \, \text{г/моль} \cdot x + 3 \cdot 32 \, \text{г/моль} \cdot 3x)} \cdot 100\%\]

Решив эту формулу, мы определим процентный выход оксида серы (IV). У нас есть все необходимые данные, чтобы продолжить расчет.