Дано:
- масса твердого вещества, полученного при реакции: 9,6 г
- избыток серной кислоты
Найти:
- массу сульфита натрия
Решение:
1. Необходимо определить тип газа, образовавшегося в реакции между серной кислотой (H2SO4) и сульфитом натрия (Na2SO3). Для этого запишем уравнение реакции:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
Из уравнения видно, что при реакции образуется газ - двуокись серы (SO2).
2. Также дано, что при реакции газ SO2 реагировал с избытком сероводорода (H2S) и образовалось твердое вещество. Запишем уравнение реакции:
SO2 + H2S → S↓ + H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется твердый продукт - сера (S).
3. Количество твердого вещества, образовавшегося при реакции, не зависит от количества веществ, которые были добавлены в раствор. Поэтому можно предположить, что масса твердого продукта равна массе серы, образовавшейся при реакции.
4. Найдем количество молей серы, образовавшейся при реакции. Для этого воспользуемся молярной массой серы:
M(S) = 32 г/моль
n(S) = m(S) / M(S) = 9,6 г / 32 г/моль = 0,3 моль
5. Из уравнения реакции между SO2 и H2S видно, что на каждый моль серы (S) должен быть один моль газа SO2. То есть, количество молей SO2, участвующих в реакции, равно количеству молей серы:
n(SO2) = n(S) = 0,3 моль
6. Из уравнения реакции между Na2SO3 и H2SO4 видно, что на каждый моль Na2SO3 необходимо два моля H2SO4. Запишем уравнение для расчета количества молей Na2SO3:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
2 * n(Na2SO3) = n(H2SO4) - избыток
7. Рассмотрим избыток H2SO4. Так как его количество неизвестно, то введем переменную x, обозначающую количество молей H2SO4. Тогда:
n(H2SO4) = x
8. Из уравнения реакции между Na2SO3 и H2SO4 следует, что на каждый моль Na2SO3 образуется один моль SO2. Поэтому количество молей SO2 равно количеству молей Na2SO3:
n(SO2) = n(Na2SO3)
9. Из уравнения реакции между SO2 и H2S следует, что на каждый моль SO2 необходимо один моль H2S. Поэтому количество молей H2S равно количеству молей SO2:
n(H2S) = n(SO2)
10. Из условия задачи известно, что сероводород (H2S) был в избытке. То есть, количество молей H2S превышает количество молей SO2:
n(H2S) > n(SO2)
11. Из пунктов 9-10 следует, что:
n(H2S) > n(Na2SO3)
12. Рассмотрим соотношение между количеством молей H2SO4 и Na2SO3:
2 * n(Na2SO3) = n(H2SO4) - избыток
Подставим в него выражения для n(H2S) и n(Na2SO3):
2 * n(Na2SO3) < n(H2S)
2 * n(Na2SO3) < n(Na2SO3)
13. Из пунктов 12 следует, что:
n(H2S) / 2 > n(Na2SO3)
n(H2S) / 2 * M(Na2SO3) > m(Na2SO3)
14. Рассчитаем массу Na2SO3, используя найденное количество молей Na2SO3 и его молярную массу:
M(Na2SO3) = 142 г/моль
m(Na2SO3) = n(Na2SO3) * M(Na2SO3) = (n(H2S) / 2) * M(Na2SO3) = 0,15 * 142 г = 21,3 г
Ответ:
Масса сульфита натрия, добавленного в реакцию, равна 21,3 г.