Для решения данной задачи начнем с определения, что нам нужно сделать. Нам необходимо рассчитать массу 15%-го водного раствора гидроксида натрия (NaOH), необходимого для нейтрализации 48 г сернистого газа (SO₂), а также массовую долю соли в полученном растворе.
Шаг 1: Рассчитываем количество гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации сернистого газа
Реакция нейтрализации между NaOH и SO₂ выглядит следующим образом:
[
SO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O
]
Из уравнения видно, что на 1 моль SO₂ необходимо 2 моль NaOH.
1. Найдем количество молей SO₂.
Молярная масса SO₂:
[
M_{SO₂} = 32 , (\text{S}) + 2 \times 16 , (\text{O}) = 32 + 32 = 64 , \text{г/моль}
]
Теперь рассчитаем количество молей SO₂ в 48 г:
[
n_{SO₂} = \frac{m}{M} = \frac{48 , \text{г}}{64 , \text{г/моль}} = 0.75 , \text{моль}
]
2. Рассчитаем количество моль NaOH, необходимое для нейтрализации 0.75 моль SO₂.
Так как на 1 моль SO₂ нужно 2 моль NaOH, то:
[
n_{NaOH} = 2 \times n_{SO₂} = 2 \times 0.75 , \text{моль} = 1.5 , \text{моль}
]
3. Найдем массу NaOH.
Молярная масса NaOH:
[
M_{NaOH} = 23 , (\text{Na}) + 16 , (\text{O}) + 1 , (\text{H}) = 40 , \text{г/моль}
]
Теперь рассчитаем массу NaOH:
[
m_{NaOH} = n_{NaOH} \times M_{NaOH} = 1.5 , \text{моль} \times 40 , \text{г/моль} = 60 , \text{г}
]
Шаг 2: Рассчитываем массу 15%-го водного раствора NaOH
Масса раствора (m_раствора) можно найти по формуле для 15%-го раствора (где 15% означает, что 15 г NaOH содержится в 100 г раствора):
[
\frac{m_{NaOH}}{m_{раствора}} = \frac{15}{100}
]
Отсюда:
[
m_{раствора} = \frac{m_{NaOH}}{0.15} = \frac{60 , \text{г}}{0.15} = 400 , \text{г}
]
Шаг 3: Рассчитываем массовую долю соли (Na₂SO₃) в полученном растворе
После нейтрализации образуется соль Na₂SO₃, и её масса также нужно рассчитать.
1. Найдем массу Na₂SO₃.
Молярная масса Na₂SO₃:
[
M_{Na₂SO₃} = 2 \times 23 , (\text{Na}) + 32 , (\text{S}) + 3 \times 16 , (\text{O}) = 46 + 32 + 48 = 126 , \text{г/моль}
]
Теперь найдем массу образованной соли:
[
m_{Na₂SO₃} = n_{SO₂} \times M_{Na₂SO₃} = 0.75 , \text{моль} \times 126 , \text{г/моль} = 94.5 , \text{г}
]
2. Рассчитаем массовую долю Na₂SO₃ в растворе.
Массовая доля соли:
[
\text{Mass fraction} = \frac{m_{Na₂SO₃}}{m_{раствора}} \times 100%
]
[
\text{Mass fraction} = \frac{94.5 , \text{г}}{400 , \text{г}} \times 100% \approx 23.6%
]
Округляем до целого числа:
[
\text{Mass fraction} \approx 24%
]
Ответы
- Масса раствора гидроксида натрия: 400 г
- Массовая доля соли в полученном растворе: 24%
