. Задача. К 125 г раствора соляной кислоты добавили порцию сульфита калия. При этом выделилось 4,48 л газа. Вычислите массовую долю исходного раствора соляной кислоты.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения массы и уравнением реакции между сульфитом калия (K2SO3) и соляной кислотой (HCl).
Сначала запишем уравнение реакции:
\[ K_2SO_3 + 2 HCl \rightarrow 2 KCl + H_2O + SO_2 \]
Из уравнения видно, что 1 моль сульфита калия реагирует с 2 моль соляной кислоты, образуя 1 моль диоксида серы (SO2).
Теперь нам нужно выяснить, сколько молей газа выделилось. Рассчитаем количество молей SO2 из объема газа, используя идеальный газ:
\[ n = \frac{V}{V_m} \]
где:
- \( n \) — количество молей газа,
- \( V \) — объем газа (в литрах),
- \( V_m \) — молярный объем газа при нормальных условиях, который равен приблизительно 22,4 л/моль.
Подставим значения:
\[ n = \frac{4,48 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,2 \, \text{моль} \]
Теперь найдем количество молей соляной кислоты, которое потребовалось для реакции с 0,2 моль сульфита калия. Как видно из уравнения, на 1 моль K2SO3 требуется 2 моль HCl:
\[ n(HCl) = 2 \cdot n(K2SO3) = 2 \cdot 0,2 \, \text{моль} = 0,4 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу соляной кислоты. Молярная масса HCl составляет около 36,5 г/моль:
\[ m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,4 \, \text{моль} \cdot 36,5 \, \text{г/моль} = 14,6 \, \text{г} \]
Теперь, зная массу соляной кислоты, давайте найдем массовую долю HCl в растворе. Масса раствора составляет 125 г. Массовая доля рассчитывается по формуле:
\[ w(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(раствора)} \cdot 100\% \]
Подставим значения:
\[ w(HCl) = \frac{14,6 \, \text{г}}{125 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 11,68\% \]
Таким образом, массовая доля исходного раствора соляной кислоты составляет примерно 11,7%.
