Объем воздуха для получения озона
Вычислите объем воздуха, из которого можно получить: а) 10 л озона; б) 4,8 г озона. В расчетах необходимо учесть, что выход озона в озонаторе составляет 15% от теоретически возможного. Объемную долю кислорода в воздухе принять равной 21%.
Дано
`η(O_3) = 15%`
`φ(O_2) = 21%`
а)
`V_text{практ.}(O_3) = 10 text{ л}`
б)
`m_text{практ.}(O_3) = 4.8 text{ г}`
Найти
а)
`V(возд.) = text{ ?}`
б)
`V(возд.) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции получения озона:
`3O_2 = 2O_3`
а)
Найдём теоретический объём озона:
`V_text{теор.}(O_3) = (100*V_text{практ.}(O_3))/(η(O_3)) = (100*10)/15 = 66.7 text{ л}`
По уравнению реакции найдём объём кислорода:
`V(O_2) = (3*V_text{теор.}(O_3))/2 = (3*66.7)/2 = 100 text{ л}`
Рассчитаем объём воздуха с содержанием кислорода 21%:
`V(возд.) = (100*V(O_2))/(φ(O_2)) = (100*100)/21 = 476 text{ л}`
б)
Найдём теоретическую массу озона:
`m_text{теор.}(O_3) = (100*m_text{практ.}(O_3))/(η(O_3)) = (100*4.8)/15 = 32 text{ г}`
Найдём количество вещества озона:
`n(O_3) = (m_text{теор.}(O_3))/(M(O_3)) = 32/48 = 0.667 text{ моль}`
По уравнению реакции найдём количество кислорода:
`n(O_2) = (3*n(O_3))/2 = (3*0.667)/2 = 1 text{ моль}`
Найдём объём кислорода при н.у.:
`V(O_2) = n(O_2)*V_m = 1*22.4 = 22.4 text{ л}`
Рассчитаем объём воздуха:
`V(возд.) = (100*V(O_2))/(φ(O_2)) = (100*22.4)/21 = 107 text{ л}`
Ответ
а)
`V(возд.) = 476 text{ л}`
б)
`V(возд.) = 107 text{ л}`