Чтобы решить эту задачу, начнем с анализа химической реакции между серой (S) и кислородом (O₂), по уравнению:
[ \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 ]
Шаг 1: Определим количество веществ (моль) в реакции.
Рассчитаем количество серы (S):
- Молярная масса серы (S) = 32 г/моль.
- У нас есть 40 г серы.
- Количество моль серы (n) рассчитываем по формуле:
[
n = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{40 , \text{г}}{32 , \text{г/моль}} = 1.25 , \text{моль}
]
Рассчитаем количество кислорода (O₂):
- Молярная масса кислорода (O₂) = 32 г/моль (2 атома по 16 г/моль).
- Объем кислорода = 30 литров.
- По закону Бойля-Мариотта при нормальных условиях 1 моль газа занимает приблизительно 22.4 литра.
- Количество моль кислорода можно рассчитать:
[
n = \frac{30 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} \approx 1.34 , \text{моль}
]
Шаг 2: Определим, какой реагент будет лимитирующим.
Исходя из уравнения реакции, нам нужно 1 молекула кислорода (O₂) для 1 молекулы серы (S). То есть, для полного реагирования 1.25 моль серы нам нужно:
[
1.25 , \text{моль S} \Rightarrow 1.25 , \text{моль O}_2
]
У нас есть только 1.34 моль кислорода, что достаточно для реакции. Однако, с другой стороны, для 1.34 моль O₂ нам потребуется:
[
1.34 , \text{моль O}_2 \Rightarrow 1.34 , \text{моль S}
]
Таким образом, серы у нас больше (1.25 моль), поэтому лимитирующим реагентом будет сера. Это значит, что вся сера реагирует, а кислород в избытке.
Шаг 3: Рассчитаем объем оксида серы (SO₂), который образуется.
Из уравнения видно, что:
1 моль серы дает 1 моль SO₂. То есть, 1.25 моль серы дадут 1.25 моль SO₂.
Теперь рассчитаем объем SO₂, используя тот же принцип, что и ранее:
[
V = n \cdot 22.4 , \text{л/моль}
]
где n - количество моль SO₂.
Подставляем:
[
V = 1.25 , \text{моль} \cdot 22.4 , \text{л/моль} = 28 , \text{л}
]
Ответ: При взаимодействии 40 г серы и 30 литров кислорода образуется 28 литров оксида серы (IV) (SO₂).
