Номер 3.54, страница 59, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.54. Объем оксида серы(IV) (н. у.), который может быть получен при нагревании меди с 400 г 98%-ного раствора серной кислоты, равен

1) 20,4 л

2) 36,2 л

3) 44,8 л

4) 67,5 л

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 400 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 98\% = 0.98$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(SO_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции меди с концентрированной серной кислотой при нагревании. Медь окисляется, а серная кислота восстанавливается до оксида серы(IV):

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты в растворе, используя формулу для массовой доли вещества в растворе $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$:

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 400 \text{ г} \cdot 0.98 = 392 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу серной кислоты:

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

4. Найдем количество вещества (число моль) серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{392 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества оксида серы(IV), который выделился. Соотношение количеств веществ серной кислоты и оксида серы(IV) составляет 2:1.

$\frac{n(H_2SO_4)}{2} = \frac{n(SO_2)}{1}$

$n(SO_2) = \frac{n(H_2SO_4)}{2} = \frac{4 \text{ моль}}{2} = 2 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем оксида серы(IV) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$V(SO_2) = n(SO_2) \cdot V_m = 2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 44,8 \text{ л}$

Таким образом, объем оксида серы(IV), который может быть получен, равен 44,8 л, что соответствует варианту ответа 3.

Ответ: $44,8 \text{ л}$