Номер 958, страница 154 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

958. Какую максимальную массу серной кислоты можно получить из оксида серы(IV) химическим количеством 11 моль?

Дано:

Химическое количество оксида серы(IV) $n(SO_2) = 11$ моль.

Найти:

Максимальную массу серной кислоты $m(H_2SO_4)$ - ?

Решение:

Процесс получения серной кислоты из оксида серы(IV) ($SO_2$) включает в себя две основные химические стадии:

1. Окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI) ($SO_3$) в присутствии катализатора (например, оксида ванадия(V)):

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

2. Реакция оксида серы(VI) с водой с образованием серной кислоты ($H_2SO_4$):

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Проанализируем стехиометрические коэффициенты в этих реакциях. Из первого уравнения следует, что из 2 моль $SO_2$ образуется 2 моль $SO_3$, то есть их количества равны: $n(SO_2) = n(SO_3)$.

Из второго уравнения следует, что из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$, то есть их количества также равны: $n(SO_3) = n(H_2SO_4)$.

Таким образом, для всего процесса можно заключить, что количество вещества серной кислоты, которое можно получить, равно исходному количеству вещества оксида серы(IV):

$n(H_2SO_4) = n(SO_2) = 11$ моль.

Далее вычислим молярную массу серной кислоты ($H_2SO_4$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (H ≈ 1, S ≈ 32, O ≈ 16):

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = 98$ г/моль.

Теперь мы можем рассчитать максимальную массу серной кислоты по формуле $m = n \cdot M$:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 11 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 1078$ г.

Массу можно также выразить в килограммах: $1078 \text{ г} = 1,078 \text{ кг}$.

Ответ: максимальная масса серной кислоты, которую можно получить, составляет 1078 г.