Какой объем оксида серы (IV) надо взять для реакции окисления кислородом, чтобы получить оксид серы (VI) массой 20 г если выход продукта равен 80% (п.у).?

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).