Рассчитайте объем сернистого газа, который образуется при взаимодействии 16 грамм меди с 5.5 моль концентрированной серной кислоты, если выход реакции составляет 65%.

Чтобы решить задачу, нужно следовать нескольким шагам:

1. Запишите реакцию: Взаимодействие меди с серной кислотой описывается следующей реакцией: \[ \text{Cu} + \text{2 H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2 + \text{2 H}_2\text{O} \]

   Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 2 молями серной кислоты, образуя 1 моль SO₂.

2. Рассчитайте количество молей меди: \[ n_{\text{Cu}} = \frac{m_{\text{Cu}}}{M_{\text{Cu}}} \] где:

   • \( m_{\text{Cu}} = 16 \) г — масса меди,
   • \( M_{\text{Cu}} \approx 63.5 \) г/моль — молярная масса меди.

   Подставляем значения: \[ n_{\text{Cu}} = \frac{16}{63.5} \approx 0.252 \text{ моль} \]

3. Определите количество молей серной кислоты, необходимых для реакции: Согласно уравнению, на 1 моль меди требуется 2 моль H₂SO₄: \[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4, \text{ необходимое}} = 2 \times n_{\text{Cu}} \approx 2 \times 0.252 \approx 0.504 \text{ моль} \]

   У нас есть 5.5 моль H₂SO₄, что больше, чем требуется для реакции, поэтому реагирует именно количество меди.

4. Определите, какое количество сернистого газа образуется: На 1 моль меди образуется 1 моль SO₂, значит, образуется 0.252 моль SO₂.

5. Рассчитайте объем сернистого газа: При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра. Таким образом, объем газа: \[ V_{\text{SO}_2} = n_{\text{SO}_2} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.252 \times 22.4 \approx 5.64 \text{ литра} \]

6. Учитываем выход реакции: Если выход реакции составляет 65%, то фактический объем будет: \[ V_{\text{SO}_2, \text{ фактический}} = V_{\text{SO}_2} \times 0.65 \approx 5.64 \times 0.65 \approx 3.67 \text{ литра} \]

Таким образом, объем сернистого газа, образующегося при взаимодействии, составляет примерно 3.67 литра.