Готовимся к олимпиадам, страница 66 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

1. К раствору массой 294 г с массовой долей серной кислоты, равной 10 %, добавили оксид серы(VI) массой 16 г. Рассчитайте массу (г) раствора щёлочи с массовой долей гидроксида калия, равной 0,2, необходимого для полной нейтрализации приготовленного раствора.

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 294$ г

$\omega(H_2SO_4) = 10\%$

$m(SO_3) = 16$ г

$\omega(KOH) = 0,2$

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 0,294$ кг

$\omega(H_2SO_4) = 0,1$

$m(SO_3) = 0,016$ кг

Найти:

$m_{р-ра}(KOH) - ?$

Решение:

1. Определим массу серной кислоты в исходном растворе:

$m_1(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 294 \cdot 0,1 = 29,4$ г.

2. При добавлении оксида серы(VI) в раствор он реагирует с водой, образуя дополнительное количество серной кислоты. Запишем уравнение реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

3. Рассчитаем молярные массы реагентов и продуктов, которые нам понадобятся:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

$M(SO_3) = 32 + 3 \cdot 16 = 80$ г/моль.

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56$ г/моль.

4. Найдем количество вещества ($\text{n}$) серной кислоты в исходном растворе:

$n_1(H_2SO_4) = \frac{m_1(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{29,4}{98} = 0,3$ моль.

5. Найдем количество вещества добавленного оксида серы(VI):

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{16}{80} = 0,2$ моль.

6. Согласно уравнению реакции $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$, из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, количество вещества серной кислоты, образовавшейся в реакции, равно количеству вещества $SO_3$:

$n_2(H_2SO_4) = n(SO_3) = 0,2$ моль.

7. Рассчитаем общее количество вещества серной кислоты в полученном растворе:

$n_{общ}(H_2SO_4) = n_1(H_2SO_4) + n_2(H_2SO_4) = 0,3 + 0,2 = 0,5$ моль.

8. Для полной нейтрализации полученного раствора кислоты используется раствор гидроксида калия. Запишем уравнение реакции нейтрализации:

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

9. По уравнению реакции видно, что на нейтрализацию 1 моль серной кислоты требуется 2 моль гидроксида калия. Рассчитаем необходимое количество вещества $KOH$:

$n(KOH) = 2 \cdot n_{общ}(H_2SO_4) = 2 \cdot 0,5 = 1$ моль.

10. Найдем массу чистого гидроксида калия, необходимую для реакции:

$m(KOH) = n(KOH) \cdot M(KOH) = 1 \cdot 56 = 56$ г.

11. Зная массу чистого вещества $KOH$ и его массовую долю в растворе, рассчитаем массу раствора щелочи:

$m_{р-ра}(KOH) = \frac{m(KOH)}{\omega(KOH)} = \frac{56}{0,2} = 280$ г.

Ответ: 280 г.