Номер 212, страница 46 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

212. $H_2SO_4$ какой массой можно получить при растворении $SO_3$ массой 4,30 т в избытке воды?

Дано:

$m(SO_3) = 4,30 \text{ т}$

$m(SO_3) = 4,30 \text{ т} = 4300 \text{ кг}$

Найти:

$m(H_2SO_4) - ?$

Решение:

Процесс получения серной кислоты из оксида серы(VI) и воды описывается следующим уравнением химической реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Из уравнения реакции видно, что 1 моль оксида серы(VI) реагирует с 1 моль воды, образуя 1 моль серной кислоты. Поскольку по условию задачи вода взята в избытке, оксид серы(VI) является лимитирующим реагентом, и все расчеты ведутся по его массе.

1. Рассчитаем молярные массы оксида серы(VI) и серной кислоты. Для расчетов будем использовать целочисленные значения относительных атомных масс: $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$.

Молярная масса оксида серы(VI) $(SO_3)$:
$M(SO_3) = Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$

Молярная масса серной кислоты $(H_2SO_4)$:
$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

При расчетах с тоннами и килограммами удобно использовать размерность кг/кмоль, при этом численные значения молярных масс не изменяются ($80$ кг/кмоль и $98$ кг/кмоль соответственно).

2. Найдем количество вещества (в киломолях) оксида серы(VI), содержащегося в 4,30 т (4300 кг):

$\nu(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{4300 \text{ кг}}{80 \text{ кг/кмоль}} = 53,75 \text{ кмоль}$

3. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества образовавшейся серной кислоты равно количеству вещества прореагировавшего оксида серы(VI):

$\nu(H_2SO_4) = \nu(SO_3) = 53,75 \text{ кмоль}$

4. Рассчитаем массу серной кислоты, которая может быть получена:

$m(H_2SO_4) = \nu(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 53,75 \text{ кмоль} \cdot 98 \text{ кг/кмоль} = 5267,5 \text{ кг}$

5. Переведем полученную массу в тонны и округлим результат до трех значащих цифр, так как исходная масса дана с точностью до сотых (4,30 т).

$m(H_2SO_4) = 5267,5 \text{ кг} = 5,2675 \text{ т} \approx 5,27 \text{ т}$

Ответ: можно получить 5,27 т серной кислоты.