Определите, какая практическая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV)…

Дано:

• Выход оксида серы (IV) = 90%
• Объём оксида серы (IV) = 3 л (н.у.)

Уравнение реакции:
\( \text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow \)

Из уравнения видно, что \(1\) моль меди реагирует с \(2\) молями серной кислоты.

Молярная масса меди (Cu) = \(63.5 \, \text{г/моль}\)
Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) = \(98.1 \, \text{г/моль}\)

1. Найдем количество вещества серной кислоты, которое реагирует с \(3 \, \text{л}\) оксида серы (IV) при 90%-ом выходе:

Объем \(3 \, \text{л}\) оксида серы (IV) при н.у. = \(3 \times \frac{22.4}{273} = 0.2452 \, \text{моль}\) (используем нормальные условия: \(273 \, \text{K}\), \(1 \, \text{атм}\))

Так как выход составляет \(90%\), реально потребуется \(\frac{0.2452}{0.9} = 0.27244 \, \text{моль}\) серной кислоты.

2. Учитывая, что 1 моль меди реагирует с 2 молями серной кислоты, количество меди, которое вступит в реакцию:

Моля меди = \(0.27244 \times \frac{1}{2} = 0.13622 \, \text{моль}\)

3. Масса меди, которая вступит в реакцию:

Масса меди = \(0.13622 \times 63.5 = 8.65 \, \text{г}\)

Таким образом, для получения \(3 \, \text{л}\) оксида серы (IV) при 90%-ом выходе нужно \(8.65 \, \text{г}\) меди.