Чтобы рассчитать массу гидроксида натрия, необходимую для полной нейтрализации 245 г раствора серной кислоты, с массовой долей 20%, начнем с определения массы самой серной кислоты в растворе.
Вычисление массы серной кислоты (H₂SO₄):
Масса раствора = 245 г
Массовая доля H₂SO₄ = 20%
Масса H₂SO₄ = (Масса раствора) × (Массовая доля H₂SO₄)\[ \text{Масса H₂SO₄} = 245 \, \text{г} \times 0.20 = 49 \, \text{г} \]
Запись уравнения реакции:
Реакция нейтрализации серной кислоты и гидроксида натрия выглядит следующим образом:
\[ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \]
Это уравнение показывает, что 1 моль серной кислоты нейтрализуется 2 молями гидроксида натрия.
Вычисление количества (в молях) серной кислоты:
Молярная масса H₂SO₄ = 2 × 1 (H) + 32 (S) + 4 × 16 (O) = 98 г/моль
Количество H₂SO₄ в молях:
\[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{49 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 0.5 \, \text{моль} \]
Вычисление необходимого количества NaOH:
Согласно уравнению реакции, для нейтрализации 1 моля H₂SO₄ требуется 2 моля NaOH. Следовательно, для 0.5 моля H₂SO₄ потребуется:
\[ n(\text{NaOH}) = 2 \times n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \times 0.5 \, \text{моль} = 1 \, \text{моль} \]
Вычисление массы NaOH:
Молярная масса NaOH = 22.99 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 г/моль
Масса NaOH:
\[ \text{Масса NaOH} = n(\text{NaOH}) \times \text{молярная масса NaOH} = 1 \, \text{моль} \times 40 \, \text{г/моль} = 40 \, \text{г} \]
Таким образом, для полной нейтрализации 245 г раствора с массовой долей серной кислоты 20% требуется 40 г гидроксида натрия (NaOH).