2. Серу массой 6,4 г сожгли в избытке кислорода. Полученный газ пропустили через 138 мл 8%-ного раствора гидроксида натрия (плотностью 1,087 г/мл). Определите массовые доли солей…
2. Серу массой 6,4 г сожгли в избытке кислорода. Полученный газ пропустили через 138 мл 8%-ного раствора гидроксида натрия (плотностью 1,087 г/мл). Определите массовые доли солей в полученном растворе.
Для решения задачи начнем с определения количества серы, которое было сожжено, и того, сколько серного газа (SO₂) образуется в процессе.
- Определение количества вещества серы (S): Молярная масса серы (S) примерно 32 г/моль. \[ n(S) = \frac{m}{M} = \frac{6.4 \, \text{г}}{32 \, \text{г/моль}} = 0.2 \, \text{моль} \]
При сгорании серы в кислороде получается диоксид серы (SO₂). Реакция выглядит следующим образом: \[ S + O_2 \rightarrow SO_2 \] Следовательно, 1 моль серы дает 1 моль SO₂. Таким образом, 0.2 моль серы даст 0.2 моль SO₂.
Определение объема SO₂ при стандартных условиях: Стандартный объем газа (при н.у.) составляет 22.4 л/моль. \[ V(SO_2) = n(SO_2) \cdot V_{m} = 0.2 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} = 4.48 \, \text{л} = 4480 \, \text{мл} \]
Определение массы NaOH в растворе: Данный раствор имеет концентрацию 8%, то есть 8 граммов NaOH содержится в 100 мл раствора. Объем раствора 138 мл. \[ m(NaOH) = 0.08 \cdot 138 \, \text{г} = 11.04 \, \text{г} \]
Определение числа молей NaOH: Молярная масса NaOH примерно 40 г/моль. \[ n(NaOH) = \frac{m}{M} = \frac{11.04 \, \text{г}}{40 \, \text{г/моль}} = 0.276 \, \text{моль} \]
Реакция с образованием Na₂SO₃: При реакции SO₂ с NaOH образуется натрий сульфит (Na₂SO₃): \[ SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O \] Для 0.2 моль SO₂ необходимо 0.4 моль NaOH, чтобы полностью прореагировать. У нас всего 0.276 моль NaOH, значит, реакция будет ограничена по NaOH.
Количество SO₂, которое может прореагировать с 0.276 моль NaOH: \[ n(SO_2) = \frac{0.276 \, \text{моль}}{2} = 0.138 \, \text{моль} \]
Необходимое количество NaOH для 0.138 моль SO₂ составит: \[ m(NaOH) = 0.276 \, \text{моль} \cdot 40 \, \text{г/моль} = 11.04 \, \text{г} \] Это соответствует начальной массе NaOH в растворе.
Определение массы Na₂SO₃: \[ m(Na_2SO_3) = 0.138 \, \text{моль} \cdot (2 \cdot 23 + 32 + 16) = 0.138 \cdot 70 = 9.66 \, \text{г} \]
Определение массы раствора: Плотность 8%-ного раствора NaOH равна 1.087 г/мл. Масса раствора равна: \[ m_{раствора} = V \cdot \rho = 138 \, \text{мл} \cdot 1.087 \, \text{г/мл} = 150.006 \, \text{г} \]
Определение массовых долей Na₂SO₃ и NaOH в полученном растворе: Масса NaOH осталась в растворе: Всего NaOH: 11.04 г, использовано 11.04 г (весь NaOH из раствора). Теперь например Na₂SO₃ и суммарная масса в растворе: \[ m_{NaOH} + m_{Na_2SO_3} = 11.04 \, \text{г} + 9.66 \, \text{г} = 20.7 \, \text{г} \]
Массовая доля Na₂SO₃: \[ w(Na_2SO_3) = \frac{m(Na_2SO_3)}{m_{раствора}} = \frac{9.66}{150.006} \cdot 100\% \approx 6.44\% \]
Массовая доля NaOH: \[ w(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{m_{раствора}} = \frac{11.04}{150.006} \cdot 100\% \approx 7.36\% \]
Таким образом, в конечном итоге, массовые доли NaOH и Na₂SO₃ будут примерно:\
- Массовая доля Na₂SO₃: 6.44%
- Массовая доля NaOH: 7.36%
Надеюсь, это поможет вам в подготовке к экзамену!
