Сколько объема воздуха (при нормальных условиях), содержащего 12% О3, необходимо для окисления NaI в кислой среде

Тема занятия: Реакции окисления и восстановления

Объяснение: Для решения данной задачи нужно использовать понятие эквивалентности реакций и соотношение между объемом, концентрацией и нормальностью раствора.

Сначала найдем моль NaI в растворе. Для этого используем формулу:

моль = концентрация × объем (в литрах)

В нашем случае:

моль NaI = 0.1 M × 0.28 л = 0.028 моль NaI

Согласно сбалансированному уравнению реакции:

2 NaI + O3 + H2SO4 -> I2 + O2 + Na2SO4 + H2O

Для окисления 1 моль NaI требуется 1 моль O3.

Таким образом, для окисления 0.028 моль NaI потребуется 0.028 моль O3.

Теперь найдем объем воздуха, содержащего 12% О3, необходимый для окисления.

Объем воздуха, содержащего 100% О3, равен объему воздуха, содержащего 12% О3, умноженный на соотношение объема О3:

Объем воздуха = объем воздуха с 12% О3 / 0.12 = (0.028 моль O3 / 1 моль O3) / 0.12 = 0.028 моль O3 / 0.12 = 0.23 моль О3

Теперь, чтобы перевести моль О3 в объем, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

V = nRT/P

где V - объем газа в литрах, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, P - давление газа в паскалях.

В нашем случае, при нормальных условиях, давление равно 1 атмосфере (101325 Па), температура равна 273 K (0 °С), а подставив значения, получаем:

V = (0.23 моль × 8.314 Па·м³/(моль·K) × 273 K) / 101325 Па ≈ 0.525 м³

Таким образом, около 0.525 м³ объема воздуха, содержащего 12% О3, необходимо для окисления NaI в данной задаче.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить понятия эквивалента субстанции, стехиометрию реакций и формулы уравнения состояния идеального газа.

Дополнительное упражнение: Сколько объема водорода (при нормальных условиях) требуется для полного восстановления 25 г серной кислоты (H2SO4)? Коэффициенты реакции: 1 моль H2SO4 + 2 моль Zn -> 1 моль SO2 + 2 моль H2O.