Номер 6, страница 130 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

6. Измените условие предыдущей задачи так, чтобы практический выход серной кислоты был меньше 100 %. Решите составленную вами задачу.

Поскольку условие предыдущей задачи неизвестно, мы изменим гипотетическую задачу, в которой требовалось найти массу продукта при 100%-м выходе. Мы введем в условие практический выход реакции менее 100%.

Измененное условие задачи:

Рассчитайте массу серной кислоты ($H_2SO_4$), которую можно получить при взаимодействии 160 г оксида серы(VI) ($SO_3$) с избытком воды, если практический выход реакции составляет 85%.

Дано:

$m(SO_3) = 160 \text{ г}$
$\eta(H_2SO_4) = 85\% = 0.85$

Найти:

$m_{практ}(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. Оксид серы(VI), являясь кислотным оксидом, реагирует с водой с образованием соответствующей кислоты — серной:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Уравнение сбалансировано, стехиометрические коэффициенты перед $SO_3$ и $H_2SO_4$ равны 1.

2. Рассчитаем молярные массы оксида серы(VI) и серной кислоты, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$, $Ar(H) \approx 1$.

$M(SO_3) = Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) исходного оксида серы(VI) по формуле $n = m/M$:

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{160 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, теоретически возможное количество вещества серной кислоты равно количеству вещества исходного $SO_3$:

$n_{теор}(H_2SO_4) = n(SO_3) = 2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу серной кислоты (массу, которая получилась бы при 100%-м выходе реакции) по формуле $m = n \cdot M$:

$m_{теор}(H_2SO_4) = n_{теор}(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196 \text{ г}$

6. Зная теоретическую массу и практический выход реакции ($\eta = 85\%$), рассчитаем массу серной кислоты, которая будет получена в действительности (практическую массу).

Практический выход определяется соотношением: $\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$.

Выразим отсюда практическую массу:

$m_{практ}(H_2SO_4) = m_{теор}(H_2SO_4) \cdot \eta = 196 \text{ г} \cdot 0.85 = 166.6 \text{ г}$

Ответ: масса полученной серной кислоты составит 166.6 г.