Які речовини утворяться в результаті реакції згоряння 5,6 літрів гідроген сульфіду в 11,2 літрів кисню? Чому саме

Облако

25

Для решения этой задачи нам понадобится уравнение реакции сгорания гидрогенсульфида (\(H_2S\)) с кислородом (\(O_2\)). Запишем уравнение реакции:

\[2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O\]

Из уравнения видно, что при сгорании 1 молекулы гидрогенсульфида с участием 3 молекул кислорода образуется 2 молекулы диоксида серы и 2 молекулы воды. Теперь мы можем использовать это соотношение для расчета масс веществ.

Сначала найдем количество вещества гидрогенсульфида и кислорода в указанных объемах. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

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

При условиях задачи мы видим, что объемы газов измерены при одинаковых условиях, следовательно, давление и температура у этих газов одинаковы. Давайте обозначим их как \(P\) и \(T\) соответственно.

Мы знаем, что один литр газа при нормальных условиях (0 градусов Цельсия и 1 атмосфере давления) содержит 0,0224 моль газа.

Теперь вычислим количество вещества гидрогенсульфида:

\[n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_0} \times n_0\]

где \(V(H_2S)\) - объем гидрогенсульфида (5,6 литров), \(V_0\) - стандартный объем газа (24 литра, это конвертированное значение при нормальных условиях из 1 моля газа), \(n_0\) - количество вещества в 1 моле газа (это значение равно 1 моль).

Подставим значения:

\[n(H_2S) = \frac{5,6}{24} \times 1 = 0,2333\, \text{моль \(H_2S\)}\]

Аналогично вычислим количество вещества кислорода:

\[n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_0} \times n_0\]

где \(V(O_2)\) - объем кислорода (11,2 литров).

Подставим значения:

\[n(O_2) = \frac{11,2}{24} \times 1 = 0,4667\, \text{моль \(O_2\)}\]

Теперь мы можем использовать соотношение в уравнении реакции, чтобы найти количество вещества образованных продуктов (\(SO_2\) и \(H_2O\)).

Из уравнения реакции видно, что на 2 молекулы гидрогенсульфида требуется 3 молекулы кислорода, чтобы образовать 2 молекулы диоксида серы и 2 молекулы воды. Таким образом, можно сказать, что для каждой молекулы гидрогенсульфида требуется 1,5 молекулы кислорода, чтобы произвести продукты реакции.

Выпишем соотношение:

\(\frac{n(O_2)}{n(H_2S)} = \frac{3}{2}\)

Подставим значения:

\(\frac{0,4667}{0,2333} = \frac{3}{2}\)

Теперь мы знаем, что отношение между количествами гидрогенсульфида и кислорода равно \(\frac{3}{2}\). Мы можем использовать это отношение, чтобы найти количество вещества продуктов.

Найдем количество вещества диоксида серы:

\[n(SO_2) = \frac{2}{2} \times n(H_2S) = 0,2333\, \text{моль \(SO_2\)}\]

Теперь найдем количество вещества воды:

\[n(H_2O) = \frac{2}{2} \times n(H_2S) = 0,2333\, \text{моль \(H_2O\)}\]

Чтобы найти массу образованных веществ (\(SO_2\) и \(H_2O\)) на основе количества вещества, мы должны использовать молярные массы соответствующих веществ.

Молярная масса \(SO_2\) составляет 64 г/моль, а молярная масса \(H_2O\) составляет 18 г/моль. Умножим количество вещества на молярную массу, чтобы найти массу каждого продукта:

\[m(SO_2) = n(SO_2) \times M(SO_2) = 0,2333 \times 64 = 14,933\, \text{г}\]

\[m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 0,2333 \times 18 = 4,1994\, \text{г}\]

Итак, в результате реакции горения 5,6 литров гидрогенсульфида и 11,2 литров кислорода, образуется 14,933 грамма диоксида серы и 4,1994 грамма воды. Эти продукты образуются из-за реакции гидрогенсульфида с кислородом согласно уравнению реакции, приведенному выше.