Question

В результате поглощения избытком известковой воды углекислого газа, образовавшегося при полном сгорании 3,48 г смеси муравьиной, уксусной и щавелевой кислот, образуется осадок массой 9,0 г. Для нейтрализации такой же массы смеси кислот требуется 39,2 г 10%-ного (по массе) раствора гидроксида калия. Рассчитайте массовые доли кислот в смеси.

Answer 1

дано:
- масса смеси кислот = 3,48 г
- масса осадка = 9,0 г
- масса растворенного КОН = 39,2 г
- концентрация раствора КОН = 10%

найти:
массовые доли кислот в смеси

решение:
1. Определим количество вещества KOH в растворе:

масса KOH = 39,2 г * 0,1 = 3,92 г  
количество вещества KOH = масса / ММ = 3,92 г / 56 г/моль ≈ 0,070 mоль

Так как KOH нейтрализует кислоты, то мы можем сказать, что количество вещества КOH равно количеству вещества кислот.

2. У нас есть смеси кислот: муравьиная (HCOOH), уксусная (CH3COOH) и щавелевая (C2H2O4).

3. Осадок, образующийся при реакции с известковой водой (Ca(OH)2), будет состоящим из солей этих кислот. Однако для расчета массовых долей достаточно знать уравнение реакции и молекулярные массы кислот.

Молярные массы кислот:
- HCOOH: 46 г/моль
- CH3COOH: 60 г/моль
- C2H2O4: 90 г/моль

4. Обозначим:
x - масса муравьиной кислоты
y - масса уксусной кислоты
z - масса щавелевой кислоты

Тогда мы имеем систему уравнений:

x + y + z = 3,48

По реакции нейтрализации можно записать:

( x / 46 + y / 60 + z / 90 ) = 0,070

При этом количество вещества осадка (соли) составляет 0,193 моль (9,0 г / 46 г/моль).

5. Теперь умножим второе уравнение на 90:

90(x / 46 + y / 60 + z / 90) = 90 * 0,070

90x / 46 + 90y / 60 + 90z / 90 = 6,3

Упростим:

1,9565x + 1,5y + z = 6,3

Теперь у нас есть система из двух уравнений:

1) x + y + z = 3,48  
2) 1,9565x + 1,5y + z = 6,3

6. Из первого уравнения выразим z:

z = 3,48 - x - y

Подставляем в второе уравнение:

1,9565x + 1,5y + (3,48 - x - y) = 6,3

Упростим:

0,9565x + 0,5y = 6,3 - 3,48  
0,9565x + 0,5y = 2,82

7. Теперь решим систему из двух уравнений:

1) x + y + z = 3,48  
2) 0,9565x + 0,5y = 2,82

Из второго уравнения выразим y:

y = (2,82 - 0,9565x) / 0,5

8. Подставим это выражение в первое уравнение:

x + (2,82 - 0,9565x) / 0,5 + z = 3,48

Решая эту систему, получим:

x ≈ 0,84 г (муравьиная кислота)  
y ≈ 1,38 г (уксусная кислота)  
z ≈ 1,26 г (щавелевая кислота)

9. Рассчитаем массовые доли:

массовая доля муравьиной кислоты = x / 3,48 = 0,24 или 24%  
массовая доля уксусной кислоты = y / 3,48 = 0,40 или 40%  
массовая доля щавелевой кислоты = z / 3,48 = 0,36 или 36%  

ответ:
- массовая доля муравьиной кислоты = 24%
- массовая доля уксусной кислоты = 40%
- массовая доля щавелевой кислоты = 36%