дано:
- масса раствора (m_раствор) = 50 г
- массовая доля гидроксида натрия (w_NaOH) = 0,20
найти:
- массовые доли кислой и средней солей в полученном растворе.
решение:
1. Находим массу гидроксида натрия в растворе:
m_NaOH = w_NaOH * m_раствор = 0,20 * 50 г = 10 г.
2. Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия:
M(NaOH) = 22,99 + 15,999 + 1,008 = 40,00 г/моль,
n(NaOH) = m_NaOH / M(NaOH) = 10 г / 40 г/моль = 0,25 моль.
3. Реакция между сернистым газом (SO2) и гидроксидом натрия (NaOH) протекает следующим образом:
SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O.
В данной реакции образуется средняя соль (Na2SO3).
4. Для образования кислой соли (NaHSO3) нужна другая реакция:
SO2 + NaOH → NaHSO3 (кислая соль).
Из условий задачи известно, что массы кислой и средней солей равны. Обозначим массу кислой соли через m_кислой и массу средней соли через m_средней.
5. Пусть x — это масса кислой соли, тогда масса средней соли также будет x:
m_кислой = m_средней = x.
6. Избыток гидроксида натрия:
Так как для получения 1 моль Na2SO3 нужно 2 моль NaOH, а для NaHSO3 - 1 моль NaOH, можно записать уравнения для гидроксида натрия:
2n(NaHSO3) + 2n(Na2SO3) = n(NaOH),
где n(NaHSO3) и n(Na2SO3) — количества образовавшихся солей.
7. У нас есть 0,25 моль NaOH. Условие о равенстве масс солей дает нам:
n(NaHSO3) = n(Na2SO3) = y, тогда y + 2y = 0,25,
3y = 0,25, y = 0,25 / 3 ≈ 0,0833 моль.
8. Теперь определим массы солей:
Для NaHSO3:
M(NaHSO3) = M(Na) + M(H) + M(S) + 3*M(O) = 22,99 + 1,008 + 32,07 + 3*16 = 81,998 г/моль,
m(NaHSO3) = n(NaHSO3) * M(NaHSO3) = 0,0833 моль * 81,998 г/моль ≈ 6,83 г.
Для Na2SO3:
M(Na2SO3) = 2*M(Na) + M(S) + 3*M(O) = 2*22,99 + 32,07 + 3*16 = 105,96 г/моль,
m(Na2SO3) = n(Na2SO3) * M(Na2SO3) = 0,0833 моль * 105,96 г/моль ≈ 8,83 г.
9. Общая масса всех образовавшихся солей:
m_всех_солей = m(NaHSO3) + m(Na2SO3) = 6,83 г + 8,83 г = 15,66 г.
10. Теперь можем рассчитать массовые доли:
w_кислой = m(кислой) / m_всех_солей * 100% = 6,83 г / 15,66 г * 100% ≈ 43,60%
w_средней = m(средней) / m_всех_солей * 100% = 8,83 г / 15,66 г * 100% ≈ 56,40%.
ответ:
Массовая доля кислой соли (NaHSO3) составляет примерно 43,60%, а массовая доля средней соли (Na2SO3) составляет примерно 56,40%.