Дано:
- Масса раствора: 250 г
- Масса осадка (BaSO4): 34,95 г
- Объем раствора щелочи: 81,97 мл
- Массовая доля гидроксида натрия: 20%
- Плотность раствора гидроксида натрия: 1,22 г/мл
Найти:
- Массовые доли серной и азотной кислот в исходном растворе.
Решение:
1. Найдем количество моль осадка BaSO4.
Молекулярная масса BaSO4 = 137 + 32 + 4 × 16 = 233 г/моль
Количество моль BaSO4 = 34,95 г / 233 г/моль ≈ 0,15 моль
Реакция образования осадка:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 (осадок) + 2 HCl
Количество моль H2SO4 = количество моль BaSO4 = 0,15 моль
2. Найдем количество моль NaOH, использованного для нейтрализации.
Масса раствора NaOH = 81,97 мл × 1,22 г/мл = 100,80 г
Масса NaOH = 20% от 100,80 г = 20,16 г
Молекулярная масса NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль
Количество моль NaOH = 20,16 г / 40 г/моль = 0,504 моль
Нейтрализация кислоты:
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
Количество моль H2SO4 требует 2 моль NaOH на 1 моль H2SO4
Количество моль H2SO4 = 0,15 моль (из расчета на осадок)
Количество моль NaOH, потребное для H2SO4 = 2 × 0,15 моль = 0,30 моль
Количество моль NaOH для нейтрализации HNO3 = 0,504 моль - 0,30 моль = 0,204 моль
Молекулярная масса HNO3 = 1 + 14 + 3 × 16 = 63 г/моль
Масса HNO3 в растворе = 0,204 моль × 63 г/моль = 12,84 г
3. Найдем массу серной и азотной кислот в растворе:
Масса H2SO4 = 0,15 моль × 98 г/моль = 14,70 г
Масса HNO3 = 12,84 г (из расчета выше)
Общая масса кислот = 14,70 г + 12,84 г = 27,54 г
4. Массовые доли кислот в растворе:
Массовая доля H2SO4 = (14,70 г / 250 г) × 100% = 5,88%
Массовая доля HNO3 = (12,84 г / 250 г) × 100% = 5,04%
Ответ:
массовая доля H2SO4 = 5,88%
массовая доля HNO3 = 5,04%