На полную нейтрализацию 110г раствора серной кислоты потребовалось 80г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю кислоты в исходном растворе.
Чтобы решить эту задачу, давайте последовательно разберемся с данными и применим необходимые формулы.
Шаг 1: Анализ задачи
Мы имеем:
- Масса раствора серной кислоты (H₂SO₄) = 110 г.
- Масса 10%-ного раствора гидроксида натрия (NaOH) = 80 г.
Шаг 2: Определим количество вещества NaOH в растворе
10%-ный раствор NaOH означает, что в 100 г раствора содержится 10 г NaOH. Таким образом, в 80 г раствора будет:
\[ \text{Масса NaOH} = \frac{10}{100} \times 80 \, \text{г} = 8 \, \text{г} \]
Теперь нам нужно найти количество молей NaOH в этом растворе. Молярная масса NaOH составляет:
- Na = 23 г/моль
- O = 16 г/моль
- H = 1 г/моль
Суммируем: \[ M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдём количество молей NaOH: \[ n(NaOH) = \frac{\text{масса}}{M} = \frac{8 \, \text{г}}{40 \, \text{г/моль}} = 0,2 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Реакция нейтрализации
Серная кислота (H₂SO₄) реагирует с гидроксидом натрия (NaOH) по уравнению: \[ H₂SO₄ + 2NaOH \rightarrow Na₂SO₄ + 2H₂O \]
Согласно уравнению, на 1 моль H₂SO₄ требуется 2 моль NaOH. Значит, нам нужно 0,1 моль H₂SO₄ для реакции с 0,2 моль NaOH.
Шаг 4: Определим массу серной кислоты в растворе
Молярная масса серной кислоты составляет:
- H = 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- S = 32 г/моль
- O = 16 г/моль × 4 = 64 г/моль
Суммируем: \[ M(H₂SO₄) = 2 + 32 + 64 = 98 \, \text{г/моль} \]
Теперь рассчитаем массу 0,1 моль H₂SO₄: \[ \text{масса H₂SO₄} = n \times M = 0,1 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 9,8 \, \text{г} \]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю серной кислоты в растворе
Теперь мы можем рассчитать массовую долю серной кислоты в растворе: \[ \text{Массовая доля} = \frac{\text{масса H₂SO₄}}{\text{масса раствора}} \times 100\% \] \[ \text{Массовая доля} = \frac{9,8 \, \text{г}}{110 \, \text{г}} \times 100\% \approx 8,91\% \]
Ответ
Массовая доля серной кислоты в исходном растворе составляет приближительно 8,91%.
