Какой практический выход (в процентах) оксида серы (VI) получен, если оксид серы (IV) смешали с кислородом в соотношении 1:3 по объему и пропустили при нагревании над катализатором, и молярная масса смеси газов (н.у.) изменилась на 12,8%?
Пошаговый ответ:
Задачу можно разбить на несколько шагов.
Шаг 1: Определение массы образовавшегося оксида серы (VI)
Для начала определим массы оксида серы (IV) и кислорода, используя соотношение объемов 1:3. Пусть V_1 — объем оксида серы (IV), V_2 — объем кислорода, V_3 — общий объем смеси, тогда V_1 = V_3/4 и V_2 = 3V_3/4.
Поскольку молярная масса смеси газов изменилась на 12,8% (0,128), масса смеси газов после реакции будет составлять (1 + 0,128) * масса исходной смеси газов = 1,128 * масса исходной смеси газов.
Масса оксида серы (VI) — это масса смеси газов после реакции минус масса оксида серы (IV) и кислорода.
M_1 — молярная масса оксида серы (IV), M_2 — молярная масса оксида серы (VI), тогда:
Масса оксида серы (VI) = 1,128 * масса исходной смеси газов — M_1 * V_1 — M_2 * V_2
Шаг 2: Расчет массы оксида серы (VI) и определение его процентного содержания
Массу оксида серы (VI) можно выразить через его молярную массу, используя молярные соотношения. Обозначим M_3 — молярная масса оксида серы (VI).
Масса оксида серы (VI) = V_3 * M_3
Теперь мы можем выразить молярную массу оксида серы (VI) через массу оксида серы (VI). Обозначим %_VI — искомый процент содержания оксида серы (VI).
M_3 = Масса оксида серы (VI) / V_3
%_VI = (Масса оксида серы (VI) / Масса смеси газов после реакции) * 100
Шаг 3: Подставим найденные значения в формулу и решим уравнение для определения %_VI
Мы знаем, что V_1 = V_3/4 и V_2 = 3V_3/4
Также известно, что молярные массы оксида серы (IV) и оксида серы (VI) можно найти в химической таблице элементов:
M_1 = 64 г/моль
M_2 = 160 г/моль
Масса исходной смеси газов до реакции и масимальная масса смеси газов после реакции изменаются на 12,8%, т.е. можно записать следующее уравнение:
1,128 * масса исходной смеси газов = Масса оксида серы (VI) + Масса оксида серы (IV) + Масса кислорода
Теперь мы можем подставить все значения в это уравнение:
1,128 * масса исходной смеси газов = V_3 * M_3 + M_1 * V_3/4 + M_2 * 3V_3/4
Применяя молярные соотношения можно записать:
1,128 * молярная масса исходной смеси газов = M_3 + (1/4) * M_1 + (3/4) * M_2
Решив это уравнение относительно %_VI, получим значение, которое и является практическим выходом оксида серы (VI) в процентах.