Яка кількість речовини сульфур(vi) оксиду та яка маса води необхідні для отримання сульфатної кислоти з заданою масою?

Грей

36

Для решения данной задачи нам понадобится применить химические уравнения и стехиометрические соотношения.

Сначала определим химическое уравнение реакции, которая описывает превращение сульфур(VI) оксида в сульфатную кислоту.

Уравнение реакции:
$$S{O}_3+H_{2}O\to H_{2}S{O}_4$$

Из уравнения видно, что одна молекула сульфур(VI) оксида реагирует с одной молекулой воды, образуя одну молекулу сульфатной кислоты.

Задача требует определить, сколько сульфур(VI) оксида искомо и сколько массы воды необходимо для получения заданной массы сульфатной кислоты.

Для начала, мы должны знать молярные массы соответствующих веществ:
$$M_{S{O}_3}=80.06\text{г/моль},M_{H_{2}O}=18.02\text{г/моль},M_{H_{2}S{O}_4}=98.09\text{г/моль}$$

Для нахождения количества сульфур(VI) оксида и воды применим следующие формулы:

Количество вещества ($n$) выражается через массу ($m$) и молярную массу ($M$) следующим образом:
$$n=\frac{m}{M}$$

Расчет количества сульфур(VI) оксида:
$$n_{S{O}_3}=\frac{m_{H_{2}S{O}_4}}{M_{H_{2}S{O}_4}}$$

Расчет количества воды:
$$n_{H_{2}O}=\frac{m_{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}}$$

В итоге получим количество вещества сульфур(VI) оксида ($n_{S{O}_3}$) и воды ($n_{H_{2}O}$), необходимых для получения заданной массы сульфатной кислоты ($m_{H_{2}S{O}_4}$).

Например, если нам известно, что для получения 10 г сульфатной кислоты ($m_{H_{2}S{O}_4}=10\text{г}$), рассчитаем необходимые количества сульфур(VI) оксида и воды следующим образом:

$$n_{S{O}_3}=\frac{m_{H_{2}S{O}_4}}{M_{H_{2}S{O}_4}}=\frac{10\text{г}}{98.09\text{г/моль}}=0.102\text{моль}$$

$$n_{H_{2}O}=\frac{m_{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}}=\frac{m_{H_{2}S{O}_4}}{M_{H_{2}O}}=\frac{10\text{г}}{18.02\text{г/моль}}=0.555\text{моль}$$

Таким образом, для получения 10 г сульфатной кислоты нам потребуется 0.102 моль сульфур(VI) оксида и 0.555 моль воды.

Обратите внимание, что решение данной задачи предполагает идеальные условия, при которых реакция протекает полностью и без потерь веществ.