Чтобы решить задачу, давайте сначала определим химические уравнения, связанные с сжиганием угля (С) и серы (S). При сжигании угля образуется углекислый газ (CO₂), а при сжигании серы — сернистый газ (SO₂).
Уравнения реакций:
- Сжигание угля: \[ C + O_2 \rightarrow CO_2 \]
- Сжигание серы: \[ S + O_2 \rightarrow SO_2 \]
Поскольку в газовой смеси на 1 молекулу SO₂ приходятся 4 молекулы CO₂, можно записать соотношение молей:
- 1 моль SO₂
- 4 моля CO₂
Теперь определим, сколько молей элементов содержится в этой смеси:
- Для 1 моль SO₂:
- 1 моль серы (S)
- 2 моль кислорода (O)
- Для 4 молей CO₂:
- 4 моль углерода (C)
- 8 моль кислорода (O)
- Для 1 моль SO₂:
Теперь посчитаем количество моль кислорода в реакции:
- Общее количество кислорода в SO₂: 2 моль (из 1 моля)
- Общее количество кислорода в CO₂: 8 моль (из 4 молей)
- Всего: 10 моль O
Теперь у нас есть:
- 1 моль S
- 4 моль C
Общее количество моль в смеси: \[ 1 + 4 = 5 \text{ моль} \]
Чтобы найти массовую долю серы в исходной смеси, найдем массу каждого элемента:
- Масса серы (S) = 1 моль × 32 г/моль = 32 г
- Масса углерода (C) = 4 моль × 12 г/моль = 48 г
Общая масса смеси: \[ 32 \text{ г} + 48 \text{ г} = 80 \text{ г} \]
Теперь можно найти массовую долю серы: \[ \text{Массовая доля серы} = \frac{32 \text{ г}}{80 \text{ г}} \times 100\% \]
Воспользовавшись расчетами, получаем: \[ \frac{32}{80} \times 100\% = 40\% \]
Таким образом, массовая доля серы в исходной смеси составляет 40%.