Какова массовая доля монооксида в исходной газовой смеси, состоящей из газовой смеси оксидов азота (II) и серы (IV

Sladkiy_Pirat

27

Данная задача требует некоторых химических знаний и расчетов. Перед решением задачи нам необходимо определить состав исходной газовой смеси, а затем расписать химические реакции, которые происходят.

Для начала, давайте определимся с составом исходной газовой смеси. У нас есть газовая смесь оксидов азота (II) и серы (IV), а также избыток кислорода. Предположим, что масса исходной смеси составляет 1 литр, что соответствует плотности 2,25 г/л при нормальных условиях.

Обозначим:
- Массу монооксида азота (II) в исходной смеси как \(m_{NO}\) (грамм).
- Массу диоксида серы (IV) в исходной смеси как \(m_{SO_2}\) (грамм).
- Массу избытка кислорода как \(m_{O_2}\) (грамм).

Затем перейдем к расписанию химических реакций.

1. Сначала исходная газовая смесь реагирует с избытком кислорода (O₂) и горит, образуя продукты.
\[2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2\]
\[2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3\]

2. Затем образовавшиеся продукты NO₂ и SO₃ реагируют с водой бария (Ba(OH)₂), образуя осадок.
\[2NO₂ + 2Ba(OH)₂ \rightarrow Ba(NO₃)₂ + 2H₂O + 2BaSO₄\]
\[SO₃ + Ba(OH)₂ \rightarrow BaSO₄ + H₂O\]

Из уравнений реакций видно, что одна молекула NO₂ реагирует с двумя молекулами Ba(OH)₂, образуя одну молекулу Ba(NO₃)₂, две молекулы H₂O и две молекулы BaSO₄. Подобным образом, одна молекула SO₃ реагирует с одной молекулой Ba(OH)₂, образуя одну молекулу BaSO₄ и одну молекулу H₂O.

Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно вычислить массовые доли монооксида азота (II) и диоксида серы (IV) в исходной газовой смеси.

1. Рассмотрим реакцию горения монооксида азота (II):
\[2NO + O₂ \rightarrow 2NO₂\]

Из уравнения видно, что для полного горения две молекулы монооксида азота (II) реагируют с одной молекулой кислорода (O₂), образуя две молекулы диоксида азота (II) (NO₂).

Таким образом, массовая доля монооксида азота (II) в исходной смеси равна:
\[\frac{m_{NO}}{m_{NO} + m_{SO_2} + m_{O_2}}\]

2. Рассмотрим реакцию образования осадка при реакции NO₂ с Ba(OH)₂:
\[2NO₂ + 2Ba(OH)₂ \rightarrow Ba(NO₃)₂ + 2H₂O + 2BaSO₄\]

Из уравнения видно, что для образования одной молекулы осадка BaSO₄ требуется две молекулы NO₂. Следовательно, массовая доля NO₂ в осадке будет равна:
\[\frac{2m_{NO}}{2m_{NO} + 2m_{SO_2} + m_{O_2}}\]

3. Рассмотрим реакцию образования осадка при реакции SO₃ с Ba(OH)₂:
\[SO₃ + Ba(OH)₂ \rightarrow BaSO₄ + H₂O\]

Из уравнения видно, что для образования одной молекулы осадка BaSO₄ требуется одна молекула SO₃. Следовательно, массовая доля SO₃ в осадке будет равна:
\[\frac{m_{SO_2}}{2m_{NO} + 2m_{SO_2} + m_{O_2}}\]

Теперь у нас есть все необходимые уравнения и выражения, чтобы решить задачу. Подставим значения в формулы и выполним вычисления:

Масса осадка BaSO₄, указанная в задаче, составляет 69,9 г.

Мы можем использовать это значение для определения массовой доли SO₃ в осадке:
\[\frac{m_{SO_2}}{2m_{NO} + 2m_{SO_2} + m_{O_2}} = \frac{69,9}{69,9 + 69,9} = \frac{69,9}{139,8} = 0,5\]

Это означает, что массовая доля диоксида серы (IV) в исходной смеси равна 0,5.

Далее, мы можем использовать это значение для определения массовой доли монооксида азота (II) в исходной газовой смеси:
\[\frac{m_{NO}}{m_{NO} + m_{SO_2} + m_{O_2}} = \frac{m_{NO}}{m_{NO} + 0,5 + m_{O_2}}\]

На этом этапе нам неизвестны значения \(m_{NO}\) и \(m_{O_2}\), поэтому мы не можем вычислить конкретное численное значение. Однако, мы можем записать выражение для массовой доли монооксида азота (II) через неизвестные переменные:
\[\frac{m_{NO}}{m_{NO} + 0,5 + m_{O_2}}\]

Поэтому конечный ответ выглядит следующим образом:
Массовая доля монооксида азота (II) в исходной газовой смеси равна \(\frac{m_{NO}}{m_{NO} + 0,5 + m_{O_2}}\), где \(m_{NO}\) и \(m_{O_2}\) - массы монооксида азота (II) и кислорода соответственно, которые не указаны в задаче.