Bài toán: Hỗn hợp X gồm SO2 và O2 có tỉ khối so với H2 bằng 24. Nung nóng X trong bình kín chứa xúc tác V2O5, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 30. Viết phương trình hoá học và tính hiệu suất của phản ứng oxi hoá SO2 thành SO3.

Phương trình hóa học:

Phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3:

2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)

Tính hiệu suất phản ứng:

* Bước 1: Tính thành phần phần trăm của SO2 và O2 trong hỗn hợp X:

Gọi số mol SO2 là x và số mol O2 là y. Tỉ khối của X so với H2 là 24, ta có:

(64x + 32y) / (x + y) = 24 * 2 = 48

64x + 32y = 48x + 48y

16x = 16y

x = y

Vậy trong hỗn hợp X, số mol SO2 bằng số mol O2. Giả sử x = y = 1 mol.

* Bước 2: Tính thành phần phần trăm của các chất trong hỗn hợp Y:

Tỉ khối của Y so với H2 là 30, ta có:

Khối lượng trung bình của Y = 30 * 2 = 60 g/mol

Gọi số mol SO2 phản ứng là a. Theo phương trình, số mol O2 phản ứng là a/2 và số mol SO3 tạo thành là a.

Số mol SO2 còn lại = 1 - a

Số mol O2 còn lại = 1 - a/2

Số mol SO3 = a

Khối lượng hỗn hợp Y: 64(1-a) + 32(1-a/2) + 80a = 60(2 - a/2 + a) = 120 - 30a + 60a = 120 + 30a

Giải phương trình:

96 - 64a + 32 - 16a + 80a = 120 + 30a

128 + 0a = 120 + 30a

8 = 30a

a = 8/30 = 4/15 mol

* Bước 3: Tính hiệu suất phản ứng:

Hiệu suất phản ứng = (số mol SO2 phản ứng / số mol SO2 ban đầu) * 100%

Hiệu suất phản ứng = (4/15 / 1) * 100% ≈ 26.67%

Kết luận:

Phương trình hóa học của phản ứng là: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)

Hiệu suất của phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3