Масса и объем сернистого газа из меди и серной кислоты
Кусочки меди массой 16 г обработали 98%-м раствором серной кислоты массой 70 г. Вычислите массу и объем (н. у.) образовавшегося сернистого газа.
Дано
`m(Cu) = 16 text{ г}`
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = 70 text{ г}`
`ω(H_2SO_4) = 98%`
Найти
`m(SO_2) = text{ ?}`
`V(SO_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции меди с концентрированной серной кислотой:
`Cu + 2H_2SO_4 = CuSO_4 + SO_2 text{↑} + 2H_2O`
Найдём массу чистой серной кислоты в растворе:
`m(H_2SO_4) = (ω(H_2SO_4)*m(text{р-ра } H_2SO_4))/100 = (98*70)/100 = 68.6 text{ г}`
Найдём количества веществ реагентов:
`n(Cu) = (m(Cu))/(M(Cu)) = 16/64 = 0.25 text{ моль}`
`n(H_2SO_4) = (m(H_2SO_4))/(M(H_2SO_4)) = 68.6/98 = 0.7 text{ моль}`
По уравнению реакции для 0.25 моль Cu требуется 0.5 моль H₂SO₄. У нас имеется 0.7 моль H₂SO₄, значит кислота в избытке. Медь в недостатке, расчёт ведём по кислоте.
Согласно уравнению реакции, количество вещества сернистого газа равно количеству вещества меди:
`n(SO_2) = n(Cu) = 0.25 text{ моль}`
Найдём массу сернистого газа:
`m(SO_2) = n(SO_2)*M(SO_2) = 0.25*64 = 16 text{ г}`
Найдём объём сернистого газа при н.у.:
`V(SO_2) = n(SO_2)*V_m = 0.25*22.4 = 5.6 text{ л}`
Ответ
`m(SO_2) = 16 text{ г}`
`V(SO_2) = 5.6 text{ л}`