Порцию олеума массой 7,74 г, в которой массовая доля серы равна 37,21%, растворили в избытке воды. К полученному раствору добавили 125 мл раствора карбоната натрия с молярной концентрацией 1,2 моль/л и плотностью 1,12 г/мл. В конечном растворе массовая доля карбоната натрия составила 2,6%. Вычислите объем воды, использованный для растворения олеума.
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) Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение количества серной кислоты после растворения олеума:
m(S в олеуме) = m(олеума) / 100 % · ω(S) = 7,74 / 100 % · 37,21 % = 2,88 г
n(S в олеуме) = m(S в олеуме) / M(S) = 2,88 / 32 = 0,09 моль
n(S в олеуме) = n(SO3) + n(H2SO4 исх.)
По уравнению реакции 1: n(H2SO4 образ.) = n(SO3)
n(H2SO4 всего) = n(H2SO4 исх.) + n(H2SO4 образ.) = n(H2SO4 исх.) + n(SO3) = n(S в олеуме) = 0,09 моль
Определение количества карбоната натрия после реакции:
V(р-ра Na2CO3) = 125 мл = 0,125 л
n(Na2CO3 исх.) = V(р-ра Na2CO3) · c(Na2CO3) = 0,125 · 1,2 = 0,15 моль
По уравнению реакции 2: n(Na2CO3 прореаг.) = n(H2SO4 всего) = 0,09 моль
n(Na2CO3 ост.) = n(Na2CO3 исх.) - n(Na2CO3 прореаг.) = 0,15 - 0,09 = 0,06 моль
m(Na2CO3 ост.) = n(Na2CO3 ост.) · M(Na2CO3) = 0,06 · 106 = 6,36 г
Нахождение массы конечного раствора:
ω(Na2CO3) = m(Na2CO3 ост.) / m(конечного р-ра) · 100 %
m(конечного р-ра) = m(Na2CO3 ост.) / ω(Na2CO3) · 100 % = 6,36 / 2,6 % · 100 % = 244,6 г
Нахождение массы углекислого газа:
По уравнению реакции 2: n(CO2) = n(H2SO4 всего) = 0,09 моль
m(CO2) = n(CO2) · M(CO2) = 0,09 · 44 = 3,96 г
Нахождение объёма воды:
m(р-ра Na2CO3) = V(р-ра Na2CO3) · ρ(р-ра Na2CO3) = 125 · 1,12 = 140 г
m(конечного р-ра) = m(олеума) + m(H2O) + m(р-ра Na2CO3) - m(CO2)
m(H2O) = m(конечного р-ра) - m(олеума) - m(р-ра Na2CO3) + m(CO2) = 244,6 - 7,74 - 140 + 3,96 = 100,82 г
V(H2O) = m(H2O) / ρ(H2O) = 100,82 / 1 = 100,82 мл
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: V(H2O) = 100,82 мл
Получен правильный ответ.