Для того чтобы рассчитать объём газа, который выделится в результате реакции, сначала нужно определить, какие реакционные составляющие и продукты образуются.
- Напишем уравнение реакции между сульфитом натрия (Na2SO3) и соляной кислотой (HCl):
[
Na2SO3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H2O + SO2
]
- Определим количество вещества (моль) каждого из реагентов.
Молярная масса:
- Сульфит натрия (Na2SO3):
[
2 \times 23 + 32 + 3 \times 16 = 46 + 32 + 48 = 126 \text{ г/моль}
]
- Соляная кислота (HCl):
[
1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}
]
Теперь рассчитаем количество вещества:
Для сульфита натрия:
[
n(Na2SO3) = \frac{6.3 , \text{г}}{126 , \text{г/моль}} \approx 0.050 , \text{моль}
]
Для соляной кислоты:
[
n(HCl) = \frac{7.3 , \text{г}}{36.5 , \text{г/моль}} \approx 0.200 , \text{моль}
]
- Теперь посмотрим, в каких соотношениях реагенты реагируют по уравнению реакции. На 1 моль сульфита натрия требуется 2 моли соляной кислоты. То есть:
- Для 0.050 моль Na2SO3 понадобится:
[
0.050 , \text{моль} \times 2 = 0.100 , \text{моль HCl}
]
Поскольку у нас есть 0.200 моль HCl, то сульфит натрия является лимитирующим реактантом.
Теперь вычислим, сколько газа (SO2) образуется. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль Na2SO3 получается 1 моль SO2. Значит, из 0.050 моль Na2SO3 получится 0.050 моль SO2.
Рассчитаем объём газа при заданных условиях (0 °C и 101,3 кПа). Используем уравнение состояния газа:
[
V = nRT/P
]
Подставим известные значения:
- n = 0.050 моль
- R = 8.314 Дж/(моль·К) = 8.314 (л·кПа)/(моль·К)
- T = 273.15 K
- P = 101.3 кПа
[
V = \frac{0.050 , \text{моль} \times 8.314 , \text{(л·кПа)/(моль·К)} \times 273.15 , \text{К}}{101.3 , \text{кПа}} \approx 1.24 , \text{л}
]
Итак, объём газа (SO2), выделившегося в результате реакции, составляет примерно 1.24 литра.
