Рассчитайте объем (дм³) сернистого газа, который образуется при взаимодействии 16 г меди с 5,5 моль концентрированной серной кислоты, если выход реакции составляет 65%.
Чтобы решить задачу, давайте разберём её по шагам.
1. Запишите уравнение реакции
При взаимодействии меди (Cu) с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) образуется оксид меди (II) (CuO), сернистый газ (SO₂) и вода (H₂O). Уравнение реакции выглядит так:
\[ Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O \]
2. Находите количество вещества меди
Сначала нужно найти количество вещества меди (Cu) в 16 г. Для этого используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества (моль),
- \( m \) — масса (г),
- \( M \) — молярная масса (г/моль).
Молярная масса меди (Cu) приблизительно равна 63,5 г/моль. Теперь подставляем данные:
\[ n_{Cu} = \frac{16 \, \text{г}}{63,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,252 \, \text{моль} \]
3. Найдите количество вещества сернистого газа
Согласно уравнению реакции, 1 моль меди реагирует с 2 моль серной кислоты, образуя 1 моль сернистого газа. Таким образом, количество сернистого газа \( n_{SO_2} \) будет равно количеству реагирующей меди:
\[ n_{SO_2} = n_{Cu} \approx 0,252 \, \text{моль} \]
4. Учитывайте выход реакции
Выход реакции составляет 65%, следовательно, фактическое количество сернистого газа, который образуется, будет:
\[ n'_{SO_2} = n_{SO_2} \times \frac{\text{выход}}{100} = 0,252 \times 0,65 \approx 0,164 \, \text{моль} \]
5. Рассчитайте объем сернистого газа
Для расчёта объёма газа используем уравнение состояния идеального газа:
\[ V = nRT \]
При нормальных условиях (0°C и 1 атм) объём 1 моль газа составляет 22,4 л (или 22,4 дм³). Таким образом, можно найти объём образовавшегося сернистого газа:
\[ V = n'_{SO_2} \times 22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль} \approx 0,164 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль} \approx 3,6736 \, \text{дм}^3 \]
Ответ
Объем сернистого газа (SO₂), образующегося в ходе реакции, составляет приблизительно 3,67 дм³ при выходе реакции 65%.
Теперь вы понимаете, как шаг за шагом рассчитать объём газа, образующегося в результате химической реакции! Если у вас есть вопросы или требуется дополнительная помощь, не стесняйтесь спрашивать.
