Для анализа реакции между серной кислотой (H₂SO₄) и раствором гидроксида натрия (NaOH) необходимо сначала определить количество веществ, участвующих в реакции.
Считаем количество молей серной кислоты. Молярная масса H₂SO₄ ≈ 98 г/моль. Количество молей H₂SO₄ можно найти так: \[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{m}{M} = \frac{49 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 0.5 \, \text{моль} \]
Считаем количество NaOH в 200 г 15% раствора. 15% раствор NaOH означает, что 15 грамм NaOH содержится в 100 граммах раствора. В 200 граммах раствора будет содержаться: \[ m_{\text{NaOH}} = \frac{15 \, \text{г}}{100 \, \text{г}} \times 200 \, \text{г} = 30 \, \text{г} \] Молярная масса NaOH ≈ 40 г/моль. Тогда количество молей NaOH: \[ n_{\text{NaOH}} = \frac{30 \, \text{г}}{40 \, \text{г/моль}} = 0.75 \, \text{моль} \]
Находим, кто является лимитирующим реагентом. Реакция между H₂SO₄ и NaOH идет по уравнению: \[ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2 \, \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2 \, \text{H}_2\text{O} \] Из уравнения видно, что на 1 моль H₂SO₄ требуется 2 моли NaOH.
В нашем случае:
- Количество H₂SO₄: 0.5 моль
- Необходимое количество NaOH: \( 0.5 \, \text{моль} \times 2 = 1 \, \text{моль} \)
- У нас есть 0.75 моль NaOH.
Так как NaOH не является лимитирующим реагентом (его не хватает для полного реагирования), лимитирующим реагентом является H₂SO₄.
Определяем, что останется после реакции. После реакции:
- Используем 0.5 моль H₂SO₄, на это потребуется 1 моль NaOH.
- У нас есть 0.75 моль NaOH, то есть 0.75 - 1 = -0.25, что говорит о том, что NaOH полностью прореагирует.
Остаток NaOH: Мы видим, что NaOH (в количестве 0.75 моль) полностью прореагирует с H₂SO₄.
Таким образом, в итоге останется избыток NaOH, и получившийся раствор будет щелочным (pH > 7). В результате реакции образуется раствор Na₂SO₄ и вода.
Результат: полученный раствор будет щелочным (избыточный NaOH), с содержанием соли Na₂SO₄ в растворе.
