Дано:
Объем раствора сульфида калия: 200 мл
Масса сульфида калия: 0,3 г
Объем раствора серной кислоты: 300 мл
Концентрация раствора серной кислоты: 0,1%
Плотность раствора серной кислоты: 1,0 г/см³
Температура (T): 25°C
Давление (P): 1 атм
Найти:
Объем выделившегося газа и ионную силу конечного раствора.
Решение с расчетом:
1. Сначала найдем количество моль сульфида калия:
n(K2S) = масса / M(K2S)
M(K2S) = 39,10*2 + 32,06 = 82,26 г/моль (молярная масса сульфида калия)
n(K2S) = 0,3 г / 82,26 г/моль ≈ 0,0036 моль
2. Теперь найдем количество моль серной кислоты в 300 мл её раствора:
V(кислоты) = 300 мл
C(кислоты) = 0,1% = 0,001 моль/мл
n(H2SO4) = V * C
n(H2SO4) = 300 мл * 0,001 моль/мл = 0,3 моль
3. Поскольку сульфид калия реагирует с серной кислотой по уравнению:
K2S + H2SO4 -> 2KHS + H2S↑
Можно заметить, что на каждый моль сульфида калия требуется один моль серной кислоты для полной реакции. Таким образом, в результате реакции получится 0,0036 моль сероводорода (H2S).
4. Далее определим объем выделившегося газа при стандартных условиях (T = 0°C, P = 1 атм). Для этого используем уравнение состояния идеального газа:
V = n * (RT/P)
R = 0,0821 л*атм/(моль*К) - газовая постоянная
T = 25°C = 298 К
P = 1 атм
V = 0,0036 моль * (0,0821 л*атм/(моль*К) * 298 К / 1 атм) ≈ 0,085 л
5. Найдем ионную силу конечного раствора. Поскольку происходит полное осаждение сульфида калия, концентрация всех ионов, кроме водород-иона, будет равна нулю. Ионная сила будет определяться только концентрацией водород-ионов.
Ионная сила = √(концентрация водород-ионов)
В растворе серной кислоты концентрация водород-ионов будет равна концентрации самой кислоты, т.е. 0,001 моль/мл.
Ионная сила = √(0,001 моль/мл) = 0,0316
Ответ:
Объем выделившегося газа (при стандартных условиях) составляет примерно 0,085 л.
Ионная сила конечного раствора равна 0,0316.