Определи массу оксида серы (VI), образующегося при каталитическом окислении 248 г сернистого газа, если выход продукта реакции составляет 90% от теоретически возможного.
Для решения этой задачи начнем с того, что определим массовую долю сернистого газа (SO₂), который реагирует с кислородом (O₂) для образования оксида серы (VI) (SO₃).
Реакция, происходящая в процессе каталитического окисления, может быть записана следующим образом:
\[ 2 SO_2 + O_2 \rightarrow 2 SO_3 \]
Определим число молей сернистого газа (SO₂): Молярная масса SO₂:
- Сера (S) = 32 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль × 2 = 32 г/моль
- Общая молярная масса SO₂ = 32 + 32 = 64 г/моль
Теперь найдем число молей SO₂ в 248 г: \[ n_{SO_2} = \frac{m_{SO_2}}{M_{SO_2}} = \frac{248 \, \text{г}}{64 \, \text{г/моль}} = 3,875 \, \text{моль} \]
Определим количество молей SO₃, которое может образоваться: По уравнению реакции видно, что из 2 моль SO₂ образуется 2 моль SO₃, следовательно, количество молей SO₃ будет равно количеству молей SO₂: \[ n_{SO_3, \text{теор.}} = n_{SO_2} = 3,875 \, \text{моль} \]
Теперь нужно учесть выход продукции. Учитывая, что выход продукта составляет 90%, расчетим фактическое количество молей SO₃: \[ n_{SO_3, \text{факт.}} = n_{SO_3, \text{теор.}} \cdot 0,9 = 3,875 \cdot 0,9 = 3,4875 \, \text{моль} \]
Определим массу образовавшегося SO₃: Молярная масса SO₃:
- Сера (S) = 32 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
- Общая молярная масса SO₃ = 32 + 48 = 80 г/моль
Теперь можем найти массу SO₃: \[ m_{SO_3} = n_{SO_3, \text{факт.}} \cdot M_{SO_3} = 3,4875 \, \text{моль} \cdot 80 \, \text{г/моль} = 278,99 \, \text{г} \]
Таким образом, масса оксида серы (VI), образующегося при каталитическом окислении 248 г сернистого газа с выходом продукта 90%, составляет примерно 279 г.
