Над 16 г серы пропустили водород при нагревании. Определите объем (н.у.) полученного сероводорода, если выход продукта реакции составляет 85% от теоретически возможного.
Над 16 г серы пропустили водород при нагревании. Определите объем (н.у.) полученного сероводорода, если выход продукта реакции составляет 85% от теоретически возможного.
Для решения данной задачи начнем с реакции между серой и водородом для получения сероводорода. Реакция протекает по уравнению:
[ S + H_2 \rightarrow H_2S ]
Определим молярные массы реагентов:
Найдем количество молей серы в исходных 16 г: [ n(S) = \frac{масса\ S}{молярная\ масса\ S} = \frac{16\ г}{32\ г/моль} = 0.5\ моль ]
Согласно уравнению реакции, 1 моль серы реагирует с 1 молем водорода, образуя 1 моль сероводорода. Таким образом, из 0.5 молей серы может теоретически образоваться 0.5 молей сероводорода.
Используем данные о выходе реакции: [ Выход = 85\% ] Реальное количество молей сероводорода: [ n(H2S){реальное} = 0.85 \times 0.5\ моль = 0.425\ моль ]
Объем газа при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль любого идеального газа занимает 22.4 литра: [ V(H_2S) = n(H2S){реальное} \times 22.4\ л/моль = 0.425\ моль \times 22.4\ л/моль = 9.52\ л ]
Таким образом, объем полученного сероводорода при нормальных условиях составляет примерно 9.52 литра.
Объем полученного сероводорода составит 8,5 л (при условии, что 1 моль сероводорода занимает 22,4 л при н.у.).
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции, а также закон пропорций идеальных газов.
Уравнение реакции: S + 2H₂ → H₂S
Молярная масса серы (S) = 32 г/моль Молярная масса сероводорода (H₂S) = 34 г/моль
Масса серы (S) = 16 г Масса сероводорода (H₂S) = 16 г * 0.85 = 13.6 г
Теперь найдем количество вещества серы и сероводорода, используя их молярные массы: n(S) = масса / молярная масса = 16 г / 32 г/моль = 0.5 моль n(H₂S) = масса / молярная масса = 13.6 г / 34 г/моль = 0.4 моль
Так как в реакции одна моль серы образует две моли сероводорода, количество молей сероводорода будет в два раза больше: n(H₂) = 2 n(H₂S) = 2 0.4 моль = 0.8 моль
Теперь можно использовать закон пропорций идеальных газов, чтобы найти объем сероводорода (H₂) при нормальных условиях (н.у.), используя уравнение состояния идеального газа: PV = nRT
Где P = 1 атм, V - искомый объем, n = 0.8 моль, R = 0.0821 л·атм/(моль·К), T = 273 К (так как реакция происходит при нормальных условиях).
Используя данные уравнения, можем найти объем сероводорода: V = nRT / P = 0.8 моль 0.0821 л·атм/(моль·К) 273 К / 1 атм = 17.15 л
Таким образом, объем сероводорода (н.у.), полученного при реакции над 16 г серы при выходе продукта 85%, составит 17.15 л.
