Trong quy trình sản xuất sulfuric acid (H2SO4) có giai đoạn dùng dung dịch H2SO4 98% hấp thụ sulfur trioxide (SOs) thu được oleum (H2SO4.nSO3). Xác định công thức oleum biết khối lượng sulfur chiếm 37,21 %

Question

dzaiquoc · Accepted Answer

Khối lượng sulfur chiếm 37,21%

$\Rightarrow \frac{32.n+32}{98+80n} .100=37,21$

$\Rightarrow 100.( 32n+32) =37,21.( 98+80n)$

$\Rightarrow n=\frac{37,21.98-100.32}{32.100-37,21.80} \approx 2$

Vậy công thức của oleum là H₂SO₄.2SO₃

Timi · Answer

Để xác định công thức của oleum (H2SO4.nSO3) khi biết khối lượng sulfur chiếm 37,21%, ta sẽ thực hiện các bước sau:

1. **Tính toán khối lượng của sulfur trong oleum**:
   - Gọi khối lượng của oleum là $ m $.
   - Khối lượng sulfur trong oleum là $ 0,3721m $.

2. **Tính toán khối lượng của H2SO4 và SO3 trong oleum**:
   - Khối lượng của H2SO4 trong oleum là $ m - 0,3721m = 0,6279m $.
   - Gọi số mol của H2SO4 là $ n_{H2SO4} $ và số mol của SO3 là $ n_{SO3} $.
   - Công thức mol của H2SO4 là 98 g/mol, do đó:
     $$
     n_{H2SO4} = \frac{0,6279m}{98}
     $$
   - Công thức mol của SO3 là 80 g/mol, do đó:
     $$
     n_{SO3} = \frac{0,3721m}{32}
     $$

3. **Tính toán tỷ lệ mol giữa H2SO4 và SO3**:
   - Trong oleum, số mol của SO3 là $ n_{SO3} = n \cdot n_{H2SO4} $, với $ n $ là số mol SO3 trong oleum.
   - Từ đó, ta có:
     $$
     n_{SO3} = n \cdot \frac{0,6279m}{98}
     $$

4. **Thiết lập phương trình**:
   - Từ các công thức trên, ta có:
     $$
     \frac{0,3721m}{32} = n \cdot \frac{0,6279m}{98}
     $$
   - Rút gọn $ m $ và giải phương trình:
     $$
     \frac{0,3721}{32} = n \cdot \frac{0,6279}{98}
     $$
   - Tính giá trị của $ n $:
     $$
     n = \frac{0,3721 \cdot 98}{32 \cdot 0,6279} \approx 1.5
     $$

5. **Kết luận**:
   - Vậy công thức của oleum là $ H2SO4.1.5SO3 $ hay có thể viết là $ H2SO4 \cdot \frac{3}{2}SO3 $.
   - Công thức này có thể được viết lại là $ H2S2O7 $ (do $ H2SO4 + SO3 $ tạo thành $ H2S2O7 $).

**Đáp án**: Công thức oleum là $ H2S2O7 $.

594gzienctill · Answer

Để xác định công thức của oleum (H₂SO₄.nSO₃) khi biết rằng khối lượng sulfur chiếm 37,21%, ta cần thực hiện các bước tính toán sau:

### Bước 1: Tính toán khối lượng phân tử của H₂SO₄ và SO₃

1. **Khối lượng mol của H₂SO₄**:
- H: 1 × 2 = 2 g/mol
- S: 32 g/mol
- O: 16 × 4 = 64 g/mol
- **Tổng cộng:** $ 2 + 32 + 64 = 98 \, \text{g/mol} $

2. **Khối lượng mol của SO₃**:
- S: 32 g/mol
- O: 16 × 3 = 48 g/mol
- **Tổng cộng:** $ 32 + 48 = 80 \, \text{g/mol} $

### Bước 2: Thiết lập công thức oleum

Công thức tổng quát cho oleum là $ \text{H}_2\text{SO}_4 \cdot n \text{SO}_3 $.

Tổng khối lượng mol của oleum sẽ là:
$$
M_{\text{oleum}} = 98 + n \times 80
$$

### Bước 3: Tính toán khối lượng sulfur trong oleum

Khối lượng sulfur trong oleum là tổng khối lượng sulfur từ H₂SO₄ và SO₃.

- H₂SO₄ có 1 nguyên tử S → khối lượng sulfur từ H₂SO₄ là $ 32 \, \text{g/mol} $.
- SO₃ có n nguyên tử S → khối lượng sulfur từ nSO₃ là $ 32n \, \text{g/mol} $.

Tổng khối lượng sulfur trong oleum là:
$$
M_S = 32 + 32n
$$

### Bước 4: Tính phần trăm khối lượng sulfur

Từ đề bài, phần trăm khối lượng sulfur là 37,21%:
$$
\frac{M_S}{M_{\text{oleum}}} \times 100 = 37,21
$$
Thay vào ta có:
$$
\frac{32 + 32n}{98 + 80n} \times 100 = 37,21
$$

### Bước 5: Giải bất phương trình

Giải phương trình này:

1. Chia cả hai bên cho 100:
$$
\frac{32 + 32n}{98 + 80n} = 0,3721
$$

2. Nhân chéo:
$$
32 + 32n = 0,3721(98 + 80n)
$$

3. Giải phương trình:
$$
32 + 32n = 36.43 + 29.768n
$$
$$
32 - 36.43 = 29.768n - 32n
$$
$$
-4.43 = -2.232n
$$
$$
n \approx 1.98
$$

### Bước 6: Xác định công thức oleum

Làm tròn giá trị n:
$$
n \approx 2
$$

### Kết luận

Vậy công thức của oleum là:
$$
\text{H}_2\text{SO}_4 \cdot 2\text{SO}_3
$$

**Công thức cuối cùng của oleum là $ \text{H}_2\text{SO}_4 \cdot 2\text{SO}_3 $ hoặc $ \text{H}_2\text{S}_3\text{O}_7 $**.

Trong quy trình sản xuất sulfuric acid (H2SO4) có giai đoạn dùng dung dịch H2SO4 98% hấp thụ sulfur trioxide (SOs) thu được oleum (H2SO4.nSO3). Xác định công thức oleum biết khối lượng sulfur chiếm 37,...