30 моль кислорода впустили в озонатор, и в результате получили 25 моль кислорода и озона вместе. Определите массовую долю озона в газовой смеси.

Давай разберём задачу шаг за шагом.

Дано:

• Начальное количество кислорода: $n(O_2)_{\text{нач}} = 30$ моль

• После реакции в озонаторе: общее количество газов $n(O_2 + O_3) = 25$ моль

Найти: массовую долю озона $(\omega_{O_3})$ в смеси.

1. Определяем количество озона, образовавшегося в реакции.

Общее количество молей уменьшилось с 30 до 25 моль. Это связано с тем, что озон образуется по реакции:

Если обозначить количество молей озона как $n(O_3)$, а количество оставшегося кислорода — $n(O_2)$, то:

А из стехиометрии реакции:

• На образование 2 моль $O_3$ требуется 3 моль $O_2$.

• Значит, количество кислорода, превратившегося в озон: $30 - n(O_2)$ моль.

Поскольку на 3 моля кислорода образуются 2 моля озона:

2. Составляем уравнение для оставшегося кислорода.

Мы знаем, что общее количество молей после реакции:

Раскроем скобки:

3. Определяем количество озона.

4. Определяем массовую долю озона.

Масса газа: $m = n \cdot M$, где $M(O_2) = 32$ г/моль, $M(O_3) = 48$ г/моль.

• Масса $O_2$: $m(O_2) = 15 \cdot 32 = 480$ г

• Масса $O_3$: $m(O_3) = 10 \cdot 48 = 480$ г

Массовая доля озона:

Ответ:

То есть массовая доля озона в газовой смеси равна 50%.