Газовая смесь (н.у.) состоит из кислорода объемом 4,48 дм³ и оксида серы (IV) объемом 6,72 дм³. Рассчитайте массу смеси и ее плотность по водороду. Определите массу оксида серы (VI), который можно получить при сжигании оксида серы (IV) в кислороде, находящемся в смеси.
Ответы
Ответ:
Спочатку ми можемо розрахувати масу газової суміші, використовуючи відомі об'єми та умови нормального тиску і температури (н.у.), коли 1 моль будь-якого ідеального газу займає об'єм 22,4 л при 0°C і 1 атмосферному тиску.
Для кисню (O2) та оксида серу (IV) (SO2):
- Об'єм кисню (V_O2) = 4,48 дм³ = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль
- Об'єм оксида серу (IV) (V_SO2) = 6,72 дм³ = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль
Знаючи об'єми в мольних одиницях, ми можемо обчислити загальну кількість молей газів у суміші:
- Загальна кількість молей (n) = n_O2 + n_SO2 = 0,2 моль + 0,3 моль = 0,5 моль
Тепер ми можемо визначити масу газової суміші, використовуючи закон Дальтона і знайшовши масу кожного газу окремо:
Маса кисню (m_O2) = n_O2 * маса молекули кисню (32 г/моль, оскільки молекулярна маса O2 = 16 г/моль) = 0,2 моль * 32 г/моль = 6,4 г
Маса оксида серу (IV) (m_SO2) = n_SO2 * маса молекули SO2 (64 г/моль, оскільки молекулярна маса SO2 = 32 г/моль) = 0,3 моль * 64 г/моль = 19,2 г
Загальна маса суміші (m_суміші) = m_O2 + m_SO2 = 6,4 г + 19,2 г = 25,6 г
Тепер ми можемо розрахувати плотність газової суміші по водороду. Відомо, що один моль водню (H2) займає об'єм 22,4 л при н.у., і молекулярна маса водню (H2) дорівнює приблизно 2 г/моль.
Об'єм водороду (V_H2) в суміші = об'єм кисню (V_O2) = 0,2 моль
Маса водороду (m_H2) в суміші = маса кисню (m_O2) = 6,4 г
Тепер ми можемо розрахувати плотність (ρ) суміші по водороду, яка визначається як маса водороду, поділена на його об'єм:
ρ = m_H2 / V_H2 = 6,4 г / 0,2 л = 32 г/л
Тепер, щоб знайти масу оксида серу (VI), який можна отримати при сжиганні оксида серу (IV) (SO2) в кислороді (O2) зі суміші, нам потрібно розрахувати масу кисню (O2), яка знаходиться в суміші. За рахунок закону Дальтона, ми знаємо, що об'єм кисню дорівнює об'єму кисню в суміші (V_O2 = 0,2 л).
Тепер ми можемо знайти масу кисню (O2), використовуючи його молекулярну масу 32 г/моль:
Маса кисню (O2) в суміші = V_O2 * маса молекули кисню (32 г/моль) = 0,2 моль * 32 г/моль = 6,4 г
Знаючи масу кисню (O2), яка знаходиться в суміші, ми можемо визначити масу оксида серу (VI) (SO3), який може бути утворений з маси кисню (O2) в реакції:
Маса SO3 = маса кисню (O2) * (маса SO3 / маса O2) = 6,4 г * (80 г/моль / 32 г/моль) = 16 г
Отже, маса оксида серу (VI) (SO3), який можна отримати при сжиганні оксида серу (IV) (SO2) в кислороді (O2) з газової суміші, дорівнює 16 г.