Для решения этой задачи нам нужно сначала определить, какие реакции происходят между сульфитом натрия (Na2SO3) и соляной кислотой (HCl). В результате реакции образуется сульфат натрия (Na2SO4), вода и газ — диоксид серы (SO2).
Запишем уравнение реакции:
[ \text{Na}_2\text{SO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} ]
Далее определим количество вещества каждого из реагентов.
Сульфит натрия (Na2SO3):
- Молярная масса Na2SO3 = 2(23) + 32 + 3(16) = 46 + 32 + 48 = 126 г/моль.
- Количество вещества (n) сульфита натрия:
[
n(\text{Na}_2\text{SO}_3) = \frac{m}{M} = \frac{6,3 , \text{г}}{126 , \text{г/моль}} \approx 0,050 , \text{моль}
]
Соляная кислота (HCl):
- Молярная масса HCl = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль.
- Количество вещества (n) соляной кислоты:
[
n(\text{HCl}) = \frac{m}{M} = \frac{7,3 , \text{г}}{36,5 , \text{г/моль}} \approx 0,200 , \text{моль}
]
Теперь найдем, какой из реагентов будет лимитирующим.
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль Na2SO3 требуется 2 моль HCl. Посчитаем, сколько моль HCl необходимо для такого количества Na2SO3:
[
2 \times 0,050 , \text{моль} = 0,100 , \text{моль , HCl}
]
Мы имеем 0,200 моль HCl, что больше, чем необходимое, значит, лимитирующим реактивом является Na2SO3.
Теперь мы можем найти, сколько газа SO2 получится из 0,050 моль Na2SO3. По уравнению реакции, 1 моль Na2SO3 дает 1 моль SO2:
[
n(\text{SO}_2) = n(\text{Na}_2\text{SO}_3) = 0,050 , \text{моль}
]
Теперь найдем объём газа SO2 при стандартных условиях (0°C, 101,3 кПа). Стандартный объём одного моля газа равен 22,4 л.
[
V(\text{SO}_2) = n(\text{SO}_2) \times V_m = 0,050 , \text{моль} \times 22,4 , \text{л/моль} = 1,12 , \text{л}
]
Таким образом, в результате реакции выделится приблизительно 1,12 литра диоксида серы (SO2).
