Question

В избытке концентрированного раствора серной кислоты при нагревании растворили 9,6 г серы. Выделившийся при этом газ поглотили 200 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе. В условиях, при которых были проведены реакции, растворимость сульфита натрия составляет 30,7 г на 100 г воды. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить количество серы и образовавшегося диоксида серы, проследить его взаимодействие с щелочью, учесть осаждение избытка сульфита натрия и вычислить массовую долю оставшегося гидроксида в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{S + 2H2SO4 ->[t] 3SO2 + 2H2O}$$

$$\ce{SO2 + 2NaOH -> Na2SO3 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества серы:

$$n(\ce{S}) = \frac{m(\ce{S})}{M(\ce{S})} = \frac{9{,}6}{32} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

2) По стехиометрии первой реакции найдём количество и массу диоксида серы:

$$n(\ce{SO2}) = 3 \cdot n(\ce{S}) = 3 \cdot 0{,}3 = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{SO2}) = 0{,}9 \cdot 64 = 57{,}6 	ext{ г}$$

3) Определим количество гидроксида натрия в исходном растворе:

$$m(\ce{NaOH}) = 200 \cdot 0{,}4 = 80 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NaOH}) = \frac{80}{40} = 2 	ext{ моль}$$

4) По второй реакции найдём количество прореагировавшего гидроксида натрия:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 2 \cdot n(\ce{SO2}) = 2 \cdot 0{,}9 = 1{,}8 	ext{ моль}$$

Оставшееся количество:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 2 - 1{,}8 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}2 \cdot 40 = 8 	ext{ г}$$

5) Найдём количество и массу образовавшегося сульфита натрия:

$$n(\ce{Na2SO3}) = n(\ce{SO2}) = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Na2SO3}) = 0{,}9 \cdot 126 = 113{,}4 	ext{ г}$$

6) Определим массу воды в конечном растворе. Вода в исходном растворе:

$$m_1(\ce{H2O}) = 200 \cdot 0{,}6 = 120 	ext{ г}$$

Вода, образовавшаяся во второй реакции:

$$n(\ce{H2O}) = n(\ce{SO2}) = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m_2(\ce{H2O}) = 0{,}9 \cdot 18 = 16{,}2 	ext{ г}$$

Общая масса воды:

$$m(\ce{H2O}) = 120 + 16{,}2 = 136{,}2 	ext{ г}$$

7) Вычислим массу растворённого сульфита натрия, используя данные о растворимости:

$$\frac{30{,}7}{100} = \frac{m_{	ext{раствор.}}(\ce{Na2SO3})}{136{,}2}$$

$$m_{	ext{раствор.}}(\ce{Na2SO3}) = \frac{30{,}7 \cdot 136{,}2}{100} = 41{,}8 	ext{ г}$$

Масса выпавшего осадка:

$$m_{	ext{осадка}}(\ce{Na2SO3}) = 113{,}4 - 41{,}8 = 71{,}6 	ext{ г}$$

8) Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}}(	ext{р-ра}) = 200 + 57{,}6 - 71{,}6 = 186 	ext{ г}$$

9) Вычислим массовую долю оставшегося гидроксида натрия:

$$\omega(\ce{NaOH}) = \frac{8}{186} = 0{,}043 = 4{,}3\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии