Смешали 250 мл 20%-ного раствора раствора серной кислоты плотностью 1,14 г/мл и 250 мл 10%-ного раствора плотностью 1,091 сульфата натрия. Рассчитайте массовую долю кислорода и…

Для решения этой задачи сначала рассчитаем количество молей кислоты (H₂SO₄) и сульфата натрия (Na₂SO₄) в каждой из исходных смесей, а затем определим массовые доли ионов SO₄²⁻ и кислорода в полученном растворе.

Шаг 1: Определение массы растворов

1. Первый раствор H₂SO₄:

   • Объем = 250 мл = 0,250 л
   • Плотность = 1,14 г/мл
   • Масса раствора = объем × плотность = 250 мл × 1,14 г/мл = 285 г
   • Концентрация = 20%, значит, масса H₂SO₄ = 20% от массы раствора = 0,20 × 285 г = 57 г

2. Второй раствор Na₂SO₄:

   • Объем = 250 мл = 0,250 л
   • Плотность = 1,091 г/мл
   • Масса раствора = 250 мл × 1,091 г/мл = 272,75 г
   • Концентрация = 10%, значит, масса Na₂SO₄ = 10% от массы раствора = 0,10 × 272,75 г = 27,275 г

Шаг 2: Количество моль веществ

1. Количество моль H₂SO₄:

   • Молярная масса H₂SO₄ = 2(1) + 32 + 4(16) = 98 г/моль
   • Количество молей H₂SO₄ = 57 г / 98 г/моль ≈ 0,581 моль

2. Количество моль Na₂SO₄:

   • Молярная масса Na₂SO₄ = 2(23) + 32 + 4(16) = 142 г/моль
   • Количество молей Na₂SO₄ = 27,275 г / 142 г/моль ≈ 0,192 моль

Шаг 3: Определение ионов SO₄²⁻ и кислорода

1. Ионы SO₄²⁻:

   • Из H₂SO₄ получится 0,581 моль ионов SO₄²⁻.
   • Из Na₂SO₄ получится 0,192 моль ионов SO₄²⁻.
   • Общее количество моль SO₄²⁻ = 0,581 + 0,192 = 0,773 моль.

2. Количество атомов кислорода из SO₄²⁻:

   • Каждый ион SO₄²⁻ содержит 4 атома кислорода.
   • Общее количество атомов кислорода = 0,773 моль × 4 ≈ 3,092 моль O.

Шаг 4: Общая масса полученного раствора

• Масса полученного раствора = масса первого раствора + масса второго раствора = 285 г + 272,75 г = 557,75 г.

Шаг 5: Расчет массовых долей

1. Массовая доля SO₄²⁻:

   • Молярная масса SO₄²⁻ ≈ 32 (S) + 4 × 16 (O) = 96 г/моль.
   • Масса SO₄²⁻ = 0,773 моль × 96 г/моль = 74,208 г.
   • Массовая доля SO₄²⁻ = (74,208 г / 557,75 г) × 100% ≈ 13,29%.

2. Массовая доля кислорода:

   • Молярная масса кислорода ≈ 16 г/моль.
   • Масса кислорода = 3,092 моль × 16 г/моль = 49,472 г.
   • Массовая доля кислорода = (49,472 г / 557,75 г) × 100% ≈ 8,87%.

Ответ:

• Массовая доля ионов SO₄²⁻ в полученном растворе ≈ 13,29%.
• Массовая доля кислорода в полученном растворе ≈ 8,87%.