Номер 558, страница 90 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

558. Смесь из 10 моль сернистого газа и 10 моль кислорода пропустили над катализатором. В смеси образовалось 4 моль оксида серы(VI). Какое химическое количество $SO_2$ и $O_2$ осталось в смеси?

Дано:

$n_{исх}(SO₂) = 10 \text{ моль}$

$n_{исх}(O₂) = 10 \text{ моль}$

$n_{обр}(SO₃) = 4 \text{ моль}$

Найти:

$n_{ост}(SO₂)$ - ?

$n_{ост}(O₂)$ - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции каталитического окисления сернистого газа (оксида серы(IV)) кислородом до оксида серы(VI):

$2SO₂ + O₂ \rightleftharpoons 2SO₃$

Из уравнения реакции видно, что реагенты и продукт находятся в следующем мольном соотношении:

$n(SO₂) : n(O₂) : n(SO₃) = 2 : 1 : 2$

По условию задачи, в смеси образовалось 4 моль оксида серы(VI) ($SO₃$). Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, определим количество вещества ($SO₂$ и $O₂$), которое было израсходовано на образование этого количества $SO₃$.

1. Рассчитаем количество вещества сернистого газа ($SO₂$), вступившего в реакцию. Соотношение $n(SO₂) : n(SO₃) = 2 : 2 = 1 : 1$. Следовательно, количество прореагировавшего $SO₂$ равно количеству образовавшегося $SO₃$.

$n_{реаг}(SO₂) = n_{обр}(SO₃) \cdot \frac{2}{2} = 4 \text{ моль} \cdot 1 = 4 \text{ моль}$

2. Рассчитаем количество вещества кислорода ($O₂$), вступившего в реакцию. Соотношение $n(O₂) : n(SO₃) = 1 : 2$. Следовательно, количество прореагировавшего кислорода в два раза меньше количества образовавшегося $SO₃$.

$n_{реаг}(O₂) = n_{обр}(SO₃) \cdot \frac{1}{2} = 4 \text{ моль} \cdot \frac{1}{2} = 2 \text{ моль}$

3. Теперь можем найти химическое количество $SO₂$ и $O₂$, оставшееся в смеси после реакции. Для этого из начального количества каждого вещества вычтем то количество, которое прореагировало.

Оставшееся количество $SO₂$:

$n_{ост}(SO₂) = n_{исх}(SO₂) - n_{реаг}(SO₂) = 10 \text{ моль} - 4 \text{ моль} = 6 \text{ моль}$

Оставшееся количество $O₂$:

$n_{ост}(O₂) = n_{исх}(O₂) - n_{реаг}(O₂) = 10 \text{ моль} - 2 \text{ моль} = 8 \text{ моль}$

Ответ: в смеси осталось 6 моль $SO₂$ и 8 моль $O₂$.