Рассчитайте минимальную массу 15%-го водного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного поглощения 48 г сернистого газа. Рассчитайте массовую долю соли в полученном…

Цель: понять и решить пошагово.

Исходные данные и реакция

• Реакция поглощения SO2 щёлочною щёлочью: SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O.
• Нужно минимальное количество 15%-ного раствора NaOH (массовая доля NaOH в растворе = 15%).

1. Моли SO2

• Мазг молярная масса SO2: M_SO2 ≈ 32.06 + 2×16.00 = 64.06 г/моль.
• n_SO2 = 48 г / 64.06 г/моль ≈ 0.7497 моль.

2. Нужно NaOH

• Реакция требует 2 моль NaOH на 1 моль SO2.
• n_NaOH = 2 × n_SO2 ≈ 1.499 моль.
• Молярная масса NaOH: M_NaOH ≈ 22.99 + 16.00 + 1.01 ≈ 40.00 г/моль.
• m_NaOH = n_NaOH × M_NaOH ≈ 1.499 × 40.00 ≈ 59.98 г.

3. Масса 15%-ного раствора NaOH

• Массовая доля NaOH в растворе: w_NaOH = 0.15.
• Необходимая масса раствора: m_solution = m_NaOH / 0.15 ≈ 59.98 / 0.15 ≈ 399.9 г.
• Принято округление: примерно 4.00×10^2 г (0.400 кг).

4. Масса образующейся соли Na2SO3 и воды

• Молярная масса Na2SO3: M_Na2SO3 ≈ 2×22.99 + 32.06 + 3×16.00 ≈ 126.04 г/моль.
• Масса Na2SO3, образовавшаяся: m_Na2SO3 = n_SO2 × M_Na2SO3 ≈ 0.7497 × 126.04 ≈ 94.4 г.
• Молярная масса воды: M_H2O ≈ 18.02 г/моль.
• Масса воды, образовавшаяся: m_H2O = n_SO2 × M_H2O ≈ 0.7497 × 18.02 ≈ 13.5 г.

5. Масса полученного раствора и массовая доля соли

• Изначальная масса раствора: m_solution ≈ 399.9 г (содержит 59.98 г NaOH и ~340 г воды).
• Масса SO2, добавленного в раствор: 48 г.
• Общая масса полученного раствора после поглощения: m_final ≈ m_solution + 48 ≈ 399.9 + 48 ≈ 447.9 г. ( mass balance соблюдается: NaOH + SO2 превращаются в Na2SO3 и воду)
• Массовая доля соли Na2SO3 в полученном растворе: w_salt = m_Na2SO3 / m_final ≈ 94.4 / 447.9 ≈ 0.211 → примерно 21.1%.

Ответ

• Минимальная масса 15%-ного водного раствора NaOH, необходимая для полного поглощения 48 г SO2: примерно 4.00×10^2 г (0.400 кг).
• Массовая доля соли Na2SO3 в полученном растворе: примерно 21.1%.