Номер 1000, страница 160 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1000. *Массовая доля серы в олеуме равна 36,2 %. Рассчитайте массу раствора с массовой долей гидроксида натрия 24,1 %, который необходим для полной нейтрализации такого олеума массой 9,68 г.

Дано:

$ \omega(\text{S в олеуме}) = 36,2 \% = 0,362 $

$ m(\text{олеум}) = 9,68 \text{ г} $

$ \omega(\text{NaOH}) = 24,1 \% = 0,241 $

Найти:

$ m(\text{р-ра NaOH}) $ - ?

Решение:

Олеум представляет собой раствор оксида серы(VI), $ \text{SO}_3 $, в серной кислоте, $ \text{H}_2\text{SO}_4 $. При взаимодействии с гидроксидом натрия происходит полная нейтрализация обоих компонентов олеума.

1. Найдем массу серы в исходном образце олеума:

$ m(\text{S}) = m(\text{олеум}) \cdot \omega(\text{S}) = 9,68 \text{ г} \cdot 0,362 = 3,50416 \text{ г} $

2. Рассчитаем общее количество вещества (моль) атомов серы. Молярная масса серы $ M(\text{S}) = 32 \text{ г/моль} $.

$ n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{3,50416 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 0,1095 \text{ моль} $

3. Запишем уравнения реакций нейтрализации:

$ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} $

$ \text{SO}_3 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O} $

Как видно из уравнений, на 1 моль каждого из кислотных компонентов ($ \text{H}_2\text{SO}_4 $ и $ \text{SO}_3 $) расходуется 2 моль $ \text{NaOH} $. Поскольку каждая молекула $ \text{H}_2\text{SO}_4 $ и $ \text{SO}_3 $ содержит по одному атому серы, то суммарное количество вещества этих компонентов равно общему количеству вещества атомов серы в олеуме ($ n(\text{H}_2\text{SO}_4) + n(\text{SO}_3) = n(\text{S}) $).

4. Рассчитаем общее количество вещества $ \text{NaOH} $, необходимое для полной нейтрализации:

$ n(\text{NaOH})_\text{общ} = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{SO}_4) + 2 \cdot n(\text{SO}_3) = 2 \cdot (n(\text{H}_2\text{SO}_4) + n(\text{SO}_3)) = 2 \cdot n(\text{S}) $

$ n(\text{NaOH})_\text{общ} = 2 \cdot 0,1095 \text{ моль} = 0,219 \text{ моль} $

5. Найдем массу чистого гидроксида натрия. Молярная масса $ M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} $.

$ m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH})_\text{общ} \cdot M(\text{NaOH}) = 0,219 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 8,76 \text{ г} $

6. Рассчитаем массу раствора гидроксида натрия с массовой долей 24,1 %:

$ m(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{\omega(\text{NaOH})} = \frac{8,76 \text{ г}}{0,241} \approx 36,349 \text{ г} $

Округляя результат до трёх значащих цифр (в соответствии с точностью исходных данных), получаем 36,3 г.

Ответ: масса раствора гидроксида натрия, необходимого для полной нейтрализации, равна 36,3 г.