При получении газовой серы смешивают сернистый газ состава 10% SO2; 80% N2 и 10% О2 (проценты – объемные) со стехиометрическим количеством сероводорода состава 90% H2S; 4% N2 и 6% СО2 (проценты по массе). Определите состав газа (в процентах по массе), если протекает реакция: SO2(г)+ H2S(г) = S(тв) + Н2О(ж) (стехиометрические коэффициенты не указаны).

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи сначала определим молекулярные массы соединений:
SO2 - 32+2*16 = 64 г/моль
H2S - 2+32 = 34 г/моль

Затем найдем количества веществ в смеси:

Из 100 моль сернистого газа:
10 моль SO2
80 моль N2
10 моль O2

Из 100 г массового сероводорода:
90 г H2S - 90 г/34 г/моль ≈ 2.65 моль
4 г N2 - 4 г/28 г/моль ≈ 0.14 моль
6 г CO2 - 6 г/(12+2*16) г/моль ≈ 0.25 моль

Так как процесс стехиометрический, по окончанию реакции вся газовая сера переходит в твердую сярку, а вода остается в жидком состоянии. Поскольку в задаче не указаны стехиометрические коэффициенты для реакции, нам не известно точное количество реагентов, но можно утверждать, что в итоге все сероводород пройдет реакцию.

Состав газа по массе после реакции:
(H2S: 90 г → 2.65 моль)
(N2: 4 г → 0.14 моль)
(CO2: 6 г → 0.25 моль)
(SO2: 64 г → 1 моль)
(H2O: 18 г → 1 моль)

Посчитаем общую массу газа после реакции:
90 + 162.65 + 280.14 + (12+162)0.25 + 32 = 270.2 г

Состав газа по массе:
H2S: (2.6534)/270.2 ≈ 0.33 г/г
N2: (0.1428)/270.2 ≈ 0.014 г/г
CO2: (0.25(12+216))/270.2 ≈ 0.03 г/г
SO2: 64/270.2 ≈ 0.237 г/г
H2O: 18/270.2 ≈ 0.0668 г/г

Итак, состав газа после реакции:
H2S - 0.33%
N2 - 1.4%
CO2 - 3%
SO2 - 23.7%
H2O - 6.68%