4. В замкнутом сосуде находится смесь сероводорода с избытком кислорода. Смесь подожгли. После окончания реакции образовавшиеся продукты растворили в воде.
Выбрать состав смеси в соответствии с условиями (избыток кислорода),
определить образовавшуюся кислоту и рассчитать ее массу
Состав смеси:
а) 0,60 л Н2S и 0,90 л О2.
б) 0,44 л H2S и 0,55 л О2.
в) 0,22 л H2S и 1,28 л O2.
а) Из условия задачи мы имеем 0,60 л Н2S и 0,90 л О2. Поскольку смесь содержит избыток кислорода, то кислород будет полностью участвовать в реакции, а сероводород будет ограничивающим реагентом.
Сначала нам нужно определить соотношение между объемами реагентов. Рассмотрим уравнение реакции:
2H2S + 3O2 -> 2H2O + 2SO2
Из уравнения видно, что на 2 молекулы сероводорода требуется 3 молекулы кислорода. Помимо этого, для каждой молекулы кислорода требуется образование 2 молекулы воды (Н2О) и 2 молекулы диоксида серы (SO2).
Итак, для 0,60 л Н2S потребуется (0,60 л * 2) / 2 = 0,60 лО2.
Мы видим, что объем кислорода (0,90 л) больше, чем необходимый для реакции (0,60 л). Таким образом, данная смесь НЕ соответствует условиям с избытком кислорода.
б) Теперь рассмотрим другую смесь, состоящую из 0,44 л H2S и 0,55 л О2. Аналогично предыдущему пункту, сероводород будет ограничивающим реагентом из-за избытка кислорода.
Проанализируем уравнение реакции:
2H2S + 3O2 -> 2H2O + 2SO2
Мы видим, что для каждых 2 молекул сероводорода требуется 3 молекулы кислорода. Также, для каждой молекулы кислорода образуется 2 молекулы воды и 2 молекулы диоксида серы.
Из объемов реагентов нам известно, что 0,44 л H2S соответствуют 0,44 л * 2 молекул / 2 = 0,44 л О2. Объем кислорода (0,55 л) больше требуемого объема (0,44 л), поэтому эта смесь также НЕ соответствует условиям с избытком кислорода.
в) Теперь рассмотрим последнюю смесь, которая состоит из 0,22 л Н2S и 1,28 л О2. Снова сероводород будет ограничивающим реагентом из-за избытка кислорода.
Проанализируем уравнение реакции:
2H2S + 3O2 -> 2H2O + 2SO2
Мы видим, что для каждых 2 молекул сероводорода требуется 3 молекулы кислорода. Также, для каждой молекулы кислорода образуется 2 молекулы воды и 2 молекулы диоксида серы.
Из объемов реагентов нам известно, что 0,22 л H2S соответствуют 0,22 л * 2 молекул / 2 = 0,22 л О2. Объем кислорода (1,28 л) больше требуемого объема (0,22 л), поэтому эта смесь соответствует условиям с избытком кислорода.
Теперь определим образовавшуюся кислоту. Исходя из реакции, видно, что сероводород (H2S) окисляется до диоксида серы (SO2). Поскольку сероводород является кислотой, то после окисления образуется кислота серы (H2SO4).
Для рассчета массы образовавшейся кислоты нам потребуется знать молярную массу сероводорода (H2S) и кислорода (O2), а также молярную массу кислоты серы (H2SO4). Молярная масса H2S равна 34 г/моль, O2 равна 32 г/моль, а H2SO4 равна 98 г/моль.
Посчитаем количество вещества сероводорода:
Количество вещества H2S = (объем H2S * плотность H2S) / (стандартный объем * молярная масса H2S)
Допустим, плотность сероводорода (H2S) равна 1,54 г/л, а стандартный объем составляет 22,4 л/моль.
Количество вещества H2S = (0,22 л * 1,54 г/л) / (22,4 л/моль) ≈ 0,015 моль.
Теперь посчитаем количество вещества кислорода:
Количество вещества О2 = (объем О2 * плотность О2) / (стандартный объем * молярная масса О2)
Допустим, плотность кислорода (О2) равна 1,43 г/л.
Количество вещества О2 = (1,28 л * 1,43 г/л) / (22,4 л/моль) ≈ 0,082 моль.
Так как из уравнения видно, что каждые 2 молекулы сероводорода требуют 2 молекулы диоксида серы, то количество вещества кислоты серы также будет равно 0,015 моль.
Для расчета массы кислоты серы мы используем формулу:
Масса кислоты = количество вещества кислоты * молярная масса кислоты
Масса кислоты = 0,015 моль * 98 г/моль = 1,47 г.
Таким образом, в данной задаче смесь варианта "в" (0,22 л Н2S и 1,28 л О2) соответствует условиям с избытком кислорода. Образовавшаяся кислота - это кислота серы (H2SO4), и ее масса составляет 1,47 г.