Какой объём газа выделится (00С, 101,3 кПа), если в реакцию вступят: 6,3 г сульфита натрия и 7,3 г соляной кислоты?
Для решения задачи найдем, сколько газа выделится в результате реакции сульфита натрия (Na2SO3) с соляной кислотой (HCl). Реакция выглядит следующим образом:
\[ \text{Na}_2\text{SO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow \]
Из данной реакции видно, что на 1 моль сульфита натрия (Na2SO3) выделяется 1 моль диоксида серы (SO2).
- Найдем количество вещества сульфита натрия (Na2SO3):
Молярная масса Na2SO3:
- Na = 23 г/моль
- S = 32 г/моль
- O3 = 3 × 16 г/моль = 48 г/моль
ММ = 2 × 23 + 32 + 48 = 126 г/моль
Количество вещества сульфита натрия: \[ n(\text{Na}_2\text{SO}_3) = \frac{6,3 \text{ г}}{126 \text{ г/моль}} \approx 0,0500 \text{ моль} \]
- Найдем количество вещества соляной кислоты (HCl):
Молярная масса HCl = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль
Количество вещества HCl: \[ n(\text{HCl}) = \frac{7,3 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 0,2000 \text{ моль} \]
- Определим, какие реагенты ограничивают реакцию:
Согласно реакции, на 1 моль Na2SO3 необходимо 2 моль HCl. Для 0,0500 моль Na2SO3 нужно: \[ 2 \times 0,0500 = 0,1000 \text{ моль HCl} \]
Так как у нас есть 0,2000 моль HCl, значит, HCl в избытке, а сульфит натрия является ограничивающим реагентом.
- Определим количество газообразного SO2:
По уравнению реакции 1 моль Na2SO3 дает 1 моль SO2. Значит, из 0,0500 моль Na2SO3 выйдет 0,0500 моль SO2.
- Используем уравнение состояния газа для нахождения объема SO2:
По уравнению состояния идеального газа: \[ PV = nRT \]
где:
- P = 101,3 кПа = 101300 Па
- V = ? (объем)
- n = 0,0500 моль
- R = 8,314 Дж/(моль·К)
- T = 273,15 К (0 °C)
Переписываем формулу: \[ V = \frac{nRT}{P} \]
Подставляем значения: \[ V = \frac{0,0500 \text{ моль} \times 8,314 \text{ Дж/(моль·К)} \times 273,15 \text{ K}}{101300 \text{ Па}} \] \[ V \approx \frac{114.55}{101300} \approx 0.00113 \text{ м³} \]
Переведем в литры: \[ V \approx 1,13 \text{ л} \]
Ответ: при реакции 6,3 г сульфита натрия с 7,3 г соляной кислоты выделится примерно 1,13 литра газа SO2.
