Яка об ємна частка виходу продукту реакції сірки масою 144 г з воднем, що призвела до утворення 75,6 л гідроген

Osa

38

Для решения этой задачи мы сможем использовать закон Дальтона об объемных долях смесей газов. Закон Дальтона гласит, что сумма объемных долей компонентов смеси равна 1.

Сначала нам нужно выразить объемный процент продукта реакции сульфура с водородом, приведенный к теоретическому объему. Обозначим объем продукта как \(V_{\text{п}}\).

Молярные массы водорода (Н₂) и серы (S) соответственно равны 2 г/моль и 32 г/моль.

Масса серы в данной реакции составляет 144 г. Чтобы найти количество молей серы, используем формулу:

\[n_{\text{с}} = \frac{m_{\text{с}}}{M_{\text{с}}}\]

где \(n_{\text{с}}\) - количество молей серы, \(m_{\text{с}}\) - масса серы, \(M_{\text{с}}\) - молярная масса серы.

Вычислим количество молей серы:

\[n_{\text{с}} = \frac{144}{32} = 4.5 \, \text{моль}\]

Так как реакция между серой и водородом представляет собой реакцию образования газа, мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы найти объем водорода. Уравнение идеального газа записывается следующим образом:

\[PV = nRT\]

где \(P\) - давление газа, \(V\) - его объем, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура газа (в кельвинах).

Чтобы выразить объем водорода, воспользуемся формулой:

\[V_{\text{н}} = \frac{n_{\text{с}} \cdot R \cdot T}{P}\]

Поскольку нам дано только количество газа в литрах, мы можем использовать идеальный газовый закон для найти теоретический объем водорода, рассчитанный для стандартных условий (обычно 0°C и 1 атм). Поэтому в данной задаче \(T\) будет равняться 273 К, а \(P\) - 1 атм, что примерно равно 760 мм рт. ст.

\[V_{\text{н}} = \frac{4.5 \cdot 0.0821 \cdot 273}{760} = 1.614 \, \text{л}\]

Теперь у нас есть объем водорода, соответствующий теоретическому количеству серы. Чтобы найти объемный процент сульфида водорода, мы можем использовать следующую формулу:

\[V_{\text{п}} = \frac{V_{\text{с}}}{V_{\text{н}}} \cdot 100\%

Подставим значения и рассчитаем:

\[V_{\text{п}} = \frac{75.6}{1.614} \cdot 100\% \approx 4.68\%\]

Следовательно, объемный процент сульфида водорода в реакционной смеси составляет примерно 4.68%.