дано:
- масса растворов серной кислоты и гидроксида бария одинаковая (m)
- массовая доля серной кислоты в исходном растворе (w_H2SO4)
- массовая доля серной кислоты в образованном растворе равна w_H2SO4 / 4
найти:
- массовую долю серной кислоты в исходном растворе (w_H2SO4)
решение:
1. Обозначим массу серной кислоты как m_H2SO4 = m * w_H2SO4, а массу гидроксида бария как m_HBa(OH)2 = m * w_HBa(OH)2.
2. Реакция нейтрализации:
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 H2O.
Из уравнения видно, что 1 моль H2SO4 реагирует с 1 моль Ba(OH)2.
3. Масса вещества Ba(OH)2 определяется молярной массой:
Молярная масса Ba(OH)2 ≈ 171 г/моль, следовательно, n_H2SO4 = n_Ba(OH)2.
4. Количество вещества H2SO4:
n_H2SO4 = m_H2SO4 / M_H2SO4 = (m * w_H2SO4) / 98,09.
5. Количество вещества Ba(OH)2:
n_Ba(OH)2 = m_HBa(OH)2 / M_Ba(OH)2 = (m * w_HBa(OH)2) / 171.
6. Установим равенство:
(m * w_H2SO4) / 98,09 = (m * w_HBa(OH)2) / 171.
7. Упростим:
w_H2SO4 / 98,09 = w_HBa(OH)2 / 171.
8. Обозначим массовую долю гидроксида бария как x:
w_HBa(OH)2 = x.
Тогда:
w_H2SO4 / 98,09 = x / 171.
9. После реакции масса серной кислоты будет:
Остаточная масса H2SO4 = m * w_H2SO4 - m * w_H2SO4 = 0.
Образовавшийся раствор:
m_total = m + m = 2m;
Массовая доля H2SO4 в образованном растворе:
w_H2SO4(нов.) = (m * w_H2SO4) / 2m = w_H2SO4 / 2.
10. Приравняем:
w_H2SO4 / 4 = w_H2SO4 / 2.
11. Упрощаем:
w_H2SO4 = 8%.
ответ:
Массовая доля серной кислоты в исходном растворе составляет 8 %.