Дано:
- массовая доля серы в олеуме w_S = 36,2 %
- масса олеума m_олеум = 9,68 г
- массовая доля гидроксида натрия в растворе w_NaOH = 24,1 %
Найти:
- массу раствора гидроксида натрия m_раствор, необходимую для полной нейтрализации олеума.
Решение:
1. Рассчитаем массу серы в олеуме:
m_S = (w_S / 100) * m_олеум
m_S = (36,2 / 100) * 9,68 г ≈ 3,50 г
2. Определим количество вещества серы:
Молярная масса серы M_S = 32,07 г/моль
n_S = m_S / M_S
n_S = 3,50 г / 32,07 г/моль ≈ 0,109 моль
3. Поскольку сера в олеуме присутствует в виде серной кислоты (H2SO4), найдем количество вещества H2SO4, которое образуется из серы:
Из уравнения реакции нейтрализации:
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
Это означает, что 1 моль H2SO4 реагирует с 2 молями NaOH. Следовательно:
n_NaOH = 2 * n_S
n_NaOH = 2 * 0,109 моль ≈ 0,218 моль
4. Теперь найдем массу гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации:
Молярная масса NaOH M_NaOH = 22,99 (Na) + 15,999 (O) + 1,007 (H) = 40,00 г/моль
m_NaOH = n_NaOH * M_NaOH
m_NaOH ≈ 0,218 моль * 40,00 г/моль ≈ 8,72 г
5. Теперь рассчитаем массу раствора гидроксида натрия, необходимого для получения этой массы NaOH:
Поскольку массовая доля NaOH в растворе составляет 24,1 %, то:
m_раствор = m_NaOH / (w_NaOH / 100)
m_раствор = 8,72 г / (24,1 / 100) ≈ 36,19 г
Ответ:
Масса раствора гидроксида натрия, необходимая для полной нейтрализации олеума массой 9,68 г, составляет приблизительно 36,19 г.