Задание №1. Расчётная задача. Оксид магния массой 4 г поместили в 80 раствора серной кислоты, процентной концентрацией 20% и плотностью 1,14 г/мл. Определите количество вещества и массу соли образующейся при данной реакции. (MgO+H2SO4→ MgSO4 + H₂O
Давайте разберём вашу задачу шаг за шагом.
Определим количество вещества оксида магния (MgO). Для этого используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества (в молях),
- \( m \) — масса вещества (в граммах),
- \( M \) — молярная масса вещества (в г/моль).
Молярная масса MgO:
- Mg = 24,3 г/моль,
- O = 16,0 г/моль.
Следовательно,
\[ M_{MgO} = 24,3 + 16,0 = 40,3 \, \text{г/моль}. \]
Подставим известные значения в формулу:
\[ n_{MgO} = \frac{4 \, \text{г}}{40,3 \, \text{г/моль}} \approx 0,099 \, \text{моль}. \]
Рассчитаем стартующее количество кислоты (H₂SO₄).
Концентрация серной кислоты составляет 20%. Это означает, что в 100 г раствора содержится 20 г серной кислоты. Плотность раствора равна 1,14 г/мл, поэтому:
Масса 80 мл раствора:
\[ m_{раствора} = 80 \, \text{мл} \times 1,14 \, \text{г/мл} = 91,2 \, \text{г}. \]
Теперь найдем массу серной кислоты в этом растворе:
\[ m_{H2SO4} = 91,2 \, \text{г} \times \frac{20}{100} = 18,24 \, \text{г}. \]
Молярная масса H₂SO₄ равна:
- H = 1,0 г/моль × 2 = 2,0 г,
- S = 32,1 г/моль,
- O = 16,0 г/моль × 4 = 64,0 г.
Таким образом:
\[ M_{H2SO4} = 2,0 + 32,1 + 64,0 = 98,1 \, \text{г/моль}. \]
Теперь рассчитаем количество вещества H₂SO₄:
\[ n_{H2SO4} = \frac{18,24 \, \text{г}}{98,1 \, \text{г/моль}} \approx 0,186 \, \text{моль}. \]
Определим, какой из реагентов является лимитирующим.
Согласно уравнению реакции:
\[ \text{MgO} + \text{H2SO4} \rightarrow \text{MgSO4} + \text{H2O} \]
1 моль MgO реагирует с 1 моль H₂SO₄.
У нас есть:
- 0,099 моль MgO,
- 0,186 моль H₂SO₄.
Таким образом, лимитирующим реагентом является MgO, так как его количество меньше.
- Рассчитаем массу образующейся соли (MgSO₄).
Сначала найдем количество вещества образующегося MgSO₄, которое равно количеству вещества лимитирующего реагента, т.е. MgO:
\[ n_{MgSO4} = n_{MgO} = 0,099 \, \text{моль}. \]
Молярная масса MgSO₄:
- Mg = 24,3 г/моль,
- S = 32,1 г/моль,
- O = 16,0 г/моль × 4 = 64,0 г.
Таким образом,
\[ M_{MgSO4} = 24,3 + 32,1 + 64,0 = 120,4 \, \text{г/моль}. \]
Теперь рассчитаем массу MgSO₄:
\[ m_{MgSO4} = n_{MgSO4} \times M_{MgSO4} = 0,099 \, \text{моль} \times 120,4 \, \text{г/моль} \approx 11,93 \, \text{г}. \]
Таким образом, количество вещества оксида магния составляет примерно 0,099 моль, а масса образовавшейся соли MgSO₄ — приблизительно 11,93 г.
