К 625 мл серной кислоты с концентрацией 0,8 моль/л (плотность раствора 1,04 г/мл) добавили небольшими порциями олеум, а затем в полученный раствор внесли 466 г дигидрата хлорида…
К 625 мл серной кислоты с концентрацией 0,8 моль/л (плотность раствора 1,04 г/мл) добавили небольшими порциями олеум, а затем в полученный раствор внесли 466 г дигидрата хлорида бария. В результате образовался осадок массой 349,5 г, а массовая доля соли бария в растворе после отделения остатка составила 10%. Рассчитайте массовую долю оксида серы (6) в олеуме
Для решения задачи, давайте разобьем ее на несколько этапов и будем постепенно вычислять необходимые параметры.
Шаг 1: Найдем количество вещества серной кислоты
- Определим количество вещества серной кислоты (H₂SO₄).
Концентрация серной кислоты: \( C = 0,8 \, \text{моль/л} \)
Объем раствора: \( V = 625 \, \text{мл} = 0,625 \, \text{л} \)
Используем формулу \( n = C \cdot V \): \[ n(H_2SO_4) = 0,8 \, \text{моль/л} \times 0,625 \, \text{л} = 0,5 \, \text{моль} \]
Шаг 2: Находим массу серной кислоты
- Найдем массу серной кислоты.
Молярная масса H₂SO₄ = 98 г/моль.
\[ m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \times M(H_2SO_4) = 0,5 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 49 \, \text{г} \]
Шаг 3: Находим количество вещества бария и его связь с образованием осадка
- Известно, что образуется осадок хлорида бария (BaCl₂), масса которого \( m_{осадка} = 349,5 \, \text{г} \).
Молярная масса BaCl₂ (двухвалентного) = 137 + 2 × 35,5 = 208 г/моль.
Найдем количество вещества: \[ n(BaCl_2) = \frac{m_{осадка}}{M(BaCl_2)} = \frac{349,5 \, \text{г}}{208 \, \text{г/моль}} \approx 1,68 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Составляем уравнение реакции
- Реакция между серной кислотой и хлоридом бария:
\[
H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2 HCl
\]
При реакции 1 моль H₂SO₄ реагирует с 1 моль BaCl₂.
Так как \( n(H_2SO_4) = 0,5 \, \text{моль} \), то для реакции требуется 0,5 моль BaCl₂, а у нас 1,68 моль, следовательно, реагирует только 0,5 моль BaCl₂.
Шаг 5: Находим количество вещества серы в олеуме
- Время реакции с BaCl₂ = 0,5 моль. Оксида серы (VI) в олеуме связана с количеством серной кислоты: Для образования BaSO₄ (осадок): \[ n(S) = n(H_2SO_4) = 0,5 \, \text{моль} \]
- У нас прошло 0,5 моль серы. Найдем ее массу: \[ M(S) = 32 \, \text{г/моль} \quad m(S) = n(S) \cdot M(S) \] \[ m(S) = 0,5 \, \text{моль} \cdot 32 \, \text{г/моль} = 16 \, \text{г} \]
Шаг 6: Находим массовую долю оксида серы (VI) в олеуме
- Посчитаем массовую долю оксида серы (VI) в олеуме. Это значит найти массу серного триоксида (SO₃): \[ M(SO_3) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \, \text{г/моль} \] В олеуме будет \( 0,5 \, \text{моль} \cdot 80 \, \text{г/моль} = 40 \, \text{г} \).
Шаг 7: Считаем массовую долю SO₃ в растворе
- Находим массовую долю в растворе, из условия известно, что массовая доля соли бария равна 10%. Масса всего раствора = масса BaCl₂ + масса H₂SO₄ + масса воды (включая внесенный олеум). \[ m_{BaCl2} = 349,5 \, \text{г}, \; m_{H2SO4} = 49 \, \text{г} \]
Сначала найдем массу раствора, включающую BaCl₂ и H₂SO₄:
- Приблизительная масса раствора (без учета воды из олеума): \[ m_{реакция} = 349,5 + 49 = 398,5 \, \text{г} \]
Вода (при добавлении олеума, которая идет наряду с добавкой BaCl₂ в раствор — это уловка для целостности), но мы этой воды явно не знали, поэтому не будем её учитывать для расчета текущей доли. Предположим, что здесь участвовал весь олеум.
Вывод
Массовая доля оксида серы в олеуме \((SO_3)\): \[ \text{массовая доля } SO_3 = \frac{m(SO_3)}{m_{раствора}} = \frac{40}{398,5} \approx 0,1002 \text{ или } 10,02\% \]
Таким образом, массовая доля оксида серы (VI) в олеуме равна 10,02%.
