Газовая смесь содержащая кислород и оксид серы (6) имеет относительную плотность по водороду равную 20. определите объёмную долю оксида серы в смеси.

Решение:

1. D (H2) = M (смеси) / M (H2), где D - относительная плотность (по водороду), М - молярная масса. M (смеси) = 20*2 г/моль=40 г/моль.

2. M (смеси) = (m (O2) + m (SO3)) / (n (O2) + n (SO3)), где m - масса вещества, n-количество вещества. Воспользуемся формулой m=M*n, где M - молярная масса, n - количество вещества. Подставив её, получаем:

M (смеси) = (32 г/моль * n (O2) + 80 г/моль * n (SO3)) / (n (O2) + n (SO3)).

Далее подставим значение молярной массы смеси и преобразуем данную формулу в уравнение с двумя неизвестными, где x-n (O2), y-n (SO3).

40 = (32x+80y) / (x+y)

40x+40y=32x+80y

8x=40y

x=5y

Мы нашли соотношение молей кислорода к оксиду серы (VI), то есть n (O2) = 5n (SO3).

3. Находим объёмную долю оксида серы (VI) по формуле: W (SO3) = V (SO3) / (V (SO3) + V (O2)), где W - объёмная доля газа, V - объём газа. Воспользуемся формулой V=Vm*n, где Vm - молярный объём газа, то есть константа 22.4 л/моль. W (SO3) = (22.4 л/моль * n (SO3)) / (22/4 л/моль * n (SO3) + 22.4 л/моль * n (O2)). Подставим теперь вместо n (O2) - 5n (SO3). Также можем сократить сразу и числитель и знаменатель на 22.4 л/моль. Получаем в итоге:

W (SO3) = n (SO3) / (n (SO3+5n (SO3) = n (SO3) / 6n (SO3) = 1/6=0.1667 (16.67%).

Ответ: W (SO3) = 0.1667 (16.67%).