на полную нейтрализацию 110г серной кислоты потребовалось 80г 10%-ного раствора гидроксида натрия. п. Рассчитайте массовую долю кислоты в исходном растворе

Для решения данной задачи, сначала нам нужно знать, как связаны между собой серная кислота (H₂SO₄) и гидроксид натрия (NaOH) в реакции нейтрализации.

Химическая реакция

Серная кислота нейтрализуется гидроксидом натрия 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 1 моль серной кислоты реагирует с 2 моль натрия гидроксида.

Шаг 1: Рассчитаем количество вещества серной кислоты

Для этого сперва найдем молекулярную массу серной кислоты (H₂SO₄):

• H: 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
• S: 32 г/моль
• O: 16 г/моль × 4 = 64 г/моль

Суммируем: \[ 2 + 32 + 64 = 98 \, \text{г/моль} \]

Теперь, поскольку у нас есть 110 г серной кислоты, рассчитываем количество её вещества (позначим его \( n \)): \[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{m_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{M_{\text{H}_2\text{SO}_4}} = \frac{110 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 1,12 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия

Теперь рассчитываем, сколько гидроксида натрия необходимо для нейтрализации этой кислоты. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль H₂SO₄ нужно 2 моля NaOH.

Следовательно, количество NaOH, необходимое для нейтрализации 1,12 моль H₂SO₄: \[ n_{\text{NaOH}} = 2 \times n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 2 \times 1,12 \approx 2,24 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Масса NaOH в растворе

Теперь найдем массу гидроксида натрия, необходимую для данного количества вещества. Молярная масса NaOH:

• Na: 23 г/моль
• O: 16 г/моль
• H: 1 г/моль

Суммируем: \[ 23 + 16 + 1 = 40 \, \text{г/моль} \]

Теперь рассчитываем массу NaOH: \[ m_{\text{NaOH}} = n_{\text{NaOH}} \times M_{\text{NaOH}} = 2,24 \, \text{моль} \times 40 \, \text{г/моль} \approx 89,6 \, \text{г} \]

Шаг 4: Определение массовой доли кислоты в растворе

Мы знаем, что 80 г 10%-ного раствора NaOH содержат: \[ m_{\text{NaOH в растворе}} = 0,1 \times 80 \, \text{г} = 8 \, \text{г} \]

Это количество гидроксида натрия не достаточно для полной нейтрализации 110 г H₂SO₄. Такое количество NaOH может нейтрализовать: \[ n_{\text{NaOH в растворе}} = \frac{8 \, \text{г}}{40 \, \text{г/моль}} = 0,2 \, \text{моль} \]

Теперь находим, сколько моль H₂SO₄ нейтрализует 0,2 моль NaOH: \[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4, \text{нейтрализованный}} = \frac{0,2}{2} = 0,1 \, \text{моль} \]

Шаг 5: Масса нейтрализованной кислоты

Теперь, зная, что 0,1 моль H₂SO₄ соответствует: \[ m_{\text{H}_2\text{SO}_4} = n_{\text{H}_2\text{SO}_4} \times M_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 0,1 \times 98 \approx 9,8 \, \text{г} \]

Шаг 6: Рассчитаем массовую долю кислоты в исходном растворе

Теперь, чтобы найти массовую долю серной кислоты в 110 г раствора, используем формулу: \[ w = \frac{m_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% \] \[ w = \frac{9,8 \, \text{г}}{110 \, \text{г}} \times 100\% \approx 8,91\% \]

Ответ

Таким образом, массовая доля серной кислоты в исходном растворе составляет примерно 8,91%.