Вопрос школьника
В кислороде, полученном разложением 49 г хлората калия KClO3, сожгли серу, взятую в избытке. В результате реакции получили 7 л газа. Определите массовую долю выхода этого газа.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо определить, какой газ был образован в результате реакции с серой. Для этого можно использовать уравнение реакции:
KClO3 + S → KCl + SO2
Из уравнения видно, что при реакции с серой образуется диоксид серы (SO2). Таким образом, 7 л газа, полученного в результате реакции, являются диоксидом серы.
Далее необходимо определить массу диоксида серы, образованного в результате реакции. Для этого можно использовать закон Лавуазье-Лапласа:
V(SO2)/V(O2) = m(SO2)/M(SO2) / m(O2)/M(O2)
где V(SO2) — объем диоксида серы, образованного в результате реакции, V(O2) — объем кислорода, полученного при разложении хлората калия, m(SO2) — масса диоксида серы, M(SO2) — молярная масса диоксида серы, m(O2) — масса кислорода, M(O2) — молярная масса кислорода.
Из условия задачи известно, что объем кислорода, полученного при разложении хлората калия, равен 49 л (так как при разложении хлората калия образуется кислород). Молярная масса кислорода равна 32 г/моль. Таким образом, масса кислорода, полученного при разложении хлората калия, равна:
m(O2) = M(O2) * n(O2) = 32 г/моль * (49 л / 22,4 л/моль) = 70,9 г
где n(O2) — количество молей кислорода, полученного при разложении хлората калия.
Теперь можно определить массу диоксида серы, образованного в результате реакции:
m(SO2) = V(SO2) * M(SO2) * m(O2) / (V(O2) * M(O2))
Из уравнения реакции видно, что при образовании 1 моль диоксида серы необходимо 1 моль серы. Таким образом, количество молей диоксида серы, образованного в результате реакции, равно количеству молей серы, взятой в избытке. По условию задачи серы было взято в избытке, поэтому количество молей диоксида серы равно количеству молей серы, взятой в избытке.
Молярная масса диоксида серы равна 64 г/моль. Таким образом, масса диоксида серы, образованного в результате реакции, равна:
m(SO2) = n(SO2) * M(SO2) = n(S) * M(SO2) = 32 г/моль * (7 л / 22,4 л/моль) * 1 моль/1 моль = 14 г
Таким образом, массовая доля выхода диоксида серы равна:
m(SO2) / m(исходное вещество) * 100% = 14 г / 70,9 г * 100% = 19,8%
