Какую массу высшего оксида серы нужно растворить в воде, чтобы получить раствор массой 54,4 г с массовой долей серной кислоты 4,92%?
Для решения задачи нам нужно найти массу высшего оксида серы (состоящего из серы и кислорода, например, SO3), которую нужно растворить в воде, чтобы получить раствор с заданной массой и массовой долей серной кислоты.
Дано:
- Масса раствора (м_раствора) = 54,4 г
- Массовая доля серной кислоты (w) = 4,92%
Из массовой доли серной кислоты мы можем вычислить массу самой серной кислоты (м_кислоты):
\[ m_{кислоты} = w \cdot m_{раствора} \]
Подставляя данные:
\[ m_{кислоты} = 0,0492 \cdot 54,4 \, \text{г} \approx 2,68 \, \text{г} \]
Теперь нам нужно рассчитать массу высшего оксида серы, необходимую для получения этой массы серной кислоты. Серная кислота (H₂SO₄) формируется из оксида серы (SO₃) путем реакции с водой. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 \]
Из уравнения видно, что 1 моль SO₃ дает 1 моль H₂SO₄. Рассчитаем молекулярные массы:
- Молярная масса SO₃ = 32,1 (сера) + 3 × 16 (кислород) = 80,1 г/моль
- Молярная масса H₂SO₄ = 2 × 1 (водород) + 32,1 (сера) + 4 × 16 (кислород) = 98,1 г/моль
Теперь найдем, сколько моль H₂SO₄ соответствует массе 2,68 г:
\[ n_{кислоты} = \frac{m_{кислоты}}{M_{кислоты}} = \frac{2,68 \, \text{г}}{98,1 \, \text{г/моль}} \approx 0,0273 \, \text{моль} \]
Поскольку 1 моль SO₃ дает 1 моль H₂SO₄, нам также нужно 0,0273 моль SO₃:
Теперь находим массу SO₃:
\[ m_{SO_3} = n_{SO_3} \cdot M_{SO_3} = 0,0273 \, \text{моль} \cdot 80,1 \, \text{г/моль} \approx 2,19 \, \text{г} \]
Итак, для получения раствора массой 54,4 г с массовой долей серной кислоты 4,92% необходимо растворить около 2,19 г высшего оксида серы (SO₃) в воде.
