Для решения этой задачи нужно составить уравнение реакции, определить количество необходимого оксида серы (IV) и учесть выход продукта.
Шаг 1: Составление уравнения реакции
Реакция окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI) выглядит следующим образом:
[ \text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_3 ]
Шаг 2: Определение молекулярных масс
Теперь найдём молекулярные массы реагентов и продуктов:
Молекулярная масса SO₂:
- S: 32 г/моль
- O: 16 г/моль (2 атома O)
- SO₂: (32 + 2 \cdot 16 = 32 + 32 = 64 \text{ г/моль})
Молекулярная масса SO₃:
- S: 32 г/моль
- O: 16 г/моль (3 атома O)
- SO₃: (32 + 3 \cdot 16 = 32 + 48 = 80 \text{ г/моль})
Шаг 3: Определение необходимой массы SO₃
Теперь мы знаем, что нам нужно получить 20 г SO₃, но поскольку выход продукта составляет 80%, нам нужно рассчитать теоретическую массу SO₃, которую мы должны были бы получить.
Формула для расчета теоретической массы ( m_t ):
[ m_t = \frac{m_{\text{фактический}}}{\text{выход}} ]
Где:
- ( m_{\text{фактический}} = 20 \text{ г} )
- Выход = 0.80
Таким образом:
[ m_t = \frac{20 \text{ г}}{0.80} = 25 \text{ г} ]
Шаг 4: Расчёт массы SO₂
Теперь нам нужно определить, сколько SO₂ необходимо для получения 25 г SO₃, используя соотношение из уравнения реакции. Из уравнения видно, что 1 моль SO₂ реагирует с 1 моль O₂ и образует 1 моль SO₃.
Сначала найдем, сколько моль SO₃ нам нужно:
[
n = \frac{m}{M} = \frac{25 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.3125 \text{ моль}
]
Так как на 1 моль SO₃ нужно 1 моль SO₂, значит, нам также требуется 0.3125 моль SO₂.
Теперь определим массу SO₂, которая нам нужна:
[
m_{\text{SO}_2} = n \cdot M = 0.3125 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 20 \text{ г}
]
Шаг 5: Учет выхода продукта
Так как 20 г SO₂ даст 25 г SO₃, что соответствует 80% выхода.
Ответ
Таким образом, для реакции окисления кислородом, чтобы получить оксид серы (VI) массой 20 г при выходе 80%, необходимо взять 20 г оксида серы (IV).
