К 625 мл раствора серной кислоты с концентрацией 0,8 моль/л и плотностью 1,04 г/мл добавили небольшими порциями олеум, а затем в полученный раствор внесли 466 г дигидрата хлорида бария. В результате образовался осадок массой 349,5 г, а массовая доля соли бария в растворе после отделения осадка составила 10%. Рассчитайте массовую долю оксида серы (VI) в олеуме.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
1) SO3 + H2O = H2SO4
2) H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Нахождение количества серной кислоты в исходном растворе:
V(исх. р-ра H2SO4) = 625 мл = 0,625 л
n(H2SO4 исх.) = V(исх. р-ра H2SO4) · c(H2SO4) = 0,625 · 0,8 = 0,5 моль
m(исх. р-ра H2SO4) = V(исх. р-ра H2SO4) · ρ(исх. р-ра H2SO4) = 625 · 1,04 = 650 г
Нахождение количества серной кислоты, соответствующего олеуму:
n(BaSO4) = m(BaSO4) / M(BaSO4) = 349,5 / 233 = 1,5 моль
Так как после отделения осадка в растворе осталась соль бария, значит BaCl2 находился в избытке. Следовательно, серная кислота была в недостатке и прореагировала полностью.
По уравнению реакции 2: n(H2SO4 всего) = n(BaSO4) = 1,5 моль
n(H2SO4 из олеума всего) = n(H2SO4 всего) - n(H2SO4 исх.) = 1,5 - 0,5 = 1 моль
Нахождение количества оставшегося хлорида бария:
n(BaCl2·2H2O) = m(BaCl2·2H2O) / M(BaCl2·2H2O) = 466 / 244 = 1,91 моль
n(BaCl2 исх.) = n(BaCl2·2H2O) = 1,91 моль
По уравнению реакции 2: n(BaCl2 прореаг.) = n(BaSO4) = 1,5 моль
n(BaCl2 ост.) = n(BaCl2 исх.) - n(BaCl2 прореаг.) = 1,91 - 1,5 = 0,41 моль
m(BaCl2 ост.) = n(BaCl2 ост.) · M(BaCl2) = 0,41 · 208 = 85,28 г
Нахождение массы олеума:
m(конечного р-ра) = m(BaCl2 ост.) / ω(BaCl2) · 100 % = 85,28 / 10 % · 100 % = 852,8 г
m(конечного р-ра) = m(исх. р-ра H2SO4) + m(олеума) + m(BaCl2·2H2O) - m(BaSO4)
m(олеума) = m(конечного р-ра) - m(исх. р-ра H2SO4) - m(BaCl2·2H2O) + m(BaSO4) = 852,8 - 650 - 466 + 349,5 = 86,3 г
Составление уравнения для состава олеума:
m(SO3) = n(SO3) · M(SO3) = n(SO3) · 80
m(H2SO4 в олеуме) = m(олеума) - m(SO3) = 86,3 - 80 · n(SO3)
n(H2SO4 в олеуме) = m(H2SO4 в олеуме) / M(H2SO4) = (86,3 - 80 · n(SO3)) / 98
По уравнению реакции 1: n(H2SO4 образ. из SO3) = n(SO3)
n(H2SO4 из олеума всего) = n(H2SO4 в олеуме) + n(H2SO4 образ. из SO3) = (86,3 - 80 · n(SO3)) / 98 + n(SO3) = 1 [1]
Пусть n(SO3) = x моль, тогда:
(86,3 - 80x) / 98 + x = 1 [1]
x = 0,65
n(SO3) = 0,65 моль
m(SO3) = n(SO3) · M(SO3) = 0,65 · 80 = 52 г
Нахождение массовой доли оксида серы(VI) в олеуме:
ω(SO3) = m(SO3) / m(олеума) · 100 % = 52 / 86,3 · 100 % = 60,25 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(SO3) = 60,25 %
Получен правильный ответ.