Дано:
- масса серы: 48 г
- выход продукта на первой стадии (сжигание серы): 80%
- выход продукта на второй стадии (реакция с бромной водой): 65%
Найти: массу полученной серной кислоты (H2SO4).
1. Сначала определим количество вещества серы:
Молярная масса серы (S) = 32 г/моль.
Количество вещества серы (n(S)):
n(S) = масса серы / молярная масса серы
n(S) = 48 г / 32 г/моль = 1,5 моль.
2. Реакция с кислородом:
S + O2 -> SO2.
Согласно уравнению реакции, 1 моль серы дает 1 моль SO2.
Количество образовавшегося SO2 (n(SO2)) = n(S) = 1,5 моль.
Так как выход составляет 80%, реальное количество SO2:
n(SO2, реальное) = n(SO2) * выход
n(SO2, реальное) = 1,5 моль * 0,8 = 1,2 моль.
3. Реакция SO2 с бромной водой:
SO2 + H2O -> H2SO3 (сернистая кислота).
H2SO3 + Br2 -> H2SO4 (серная кислота).
Количество SO2, реагирующее с бромной водой, будет равно количеству, полученному на предыдущем этапе:
n(SO2, реагирующее) = n(SO2, реальное) = 1,2 моль.
Соответственно, образуется H2SO4:
Согласно уравнению реакции, 1 моль SO2 получается 1 моль H2SO4.
n(H2SO4) = n(SO2, реагирующее) = 1,2 моль.
4. Теперь посчитаем массу серной кислоты:
Молярная масса H2SO4 = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль.
Масса H2SO4 = n(H2SO4) * молярная масса H2SO4
Масса H2SO4 = 1,2 моль * 98 г/моль = 117,6 г.
Так как выход составляет 65%, реальная масса H2SO4:
Масса H2SO4, реальная = масса H2SO4 * выход
Масса H2SO4, реальная = 117,6 г * 0,65 = 76,44 г.
Ответ: 76,44 г серной кислоты.