Номер 1351, страница 208 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1351. Какой объём гидроксида калия с молярной концентрацией $0,122 \text{ моль/дм}^3$ потребуется для нейтрализации раствора массой $53,0 \text{ г}$ с массовой долей серной кислоты $34,7 \%$?

Дано:

$C_{M}(KOH) = 0,122 \text{ моль/дм}^3$

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 53,0 \text{ г}$

$w(H_2SO_4) = 34,7 \% = 0,347$

Перевод в СИ:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 53,0 \text{ г} = 0,0530 \text{ кг}$

$C_{M}(KOH) = 0,122 \text{ моль/дм}^3 = 122 \text{ моль/м}^3$

Найти:

$V_{р-ра}(KOH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации серной кислоты гидроксидом калия. Это реакция обмена, в результате которой образуются соль (сульфат калия) и вода.

$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

2. Найдем массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$) в исходном растворе, используя ее массовую долю.

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot w(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 53,0 \text{ г} \cdot 0,347 = 18,391 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу серной кислоты, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: Ar(H) ≈ 1, Ar(S) ≈ 32, Ar(O) ≈ 16.

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) серной кислоты, вступившей в реакцию.

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)}$

$n(H_2SO_4) = \frac{18,391 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,18766 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, для нейтрализации 1 моль серной кислоты требуется 2 моль гидроксида калия. Определим количество вещества $KOH$, необходимое для реакции.

$n(KOH) = 2 \cdot n(H_2SO_4)$

$n(KOH) = 2 \cdot 0,18766 \text{ моль} \approx 0,37532 \text{ моль}$

6. Зная молярную концентрацию и количество вещества гидроксида калия, найдем требуемый объем его раствора. Молярная концентрация ($C_M$) связана с количеством вещества ($n$) и объемом ($V$) формулой $C_M = n/V$. Отсюда:

$V_{р-ра}(KOH) = \frac{n(KOH)}{C_M(KOH)}$

$V_{р-ра}(KOH) = \frac{0,37532 \text{ моль}}{0,122 \text{ моль/дм}^3} \approx 3,0764 \text{ дм}^3$

7. Округлим полученное значение до трех значащих цифр, так как исходные данные в условии задачи даны с тремя значащими цифрами.

$V_{р-ра}(KOH) \approx 3,08 \text{ дм}^3$

Ответ: для нейтрализации потребуется $3,08 \text{ дм}^3$ раствора гидроксида калия.