дано:
- масса воды в растворе после нейтрализации = 100 г
- массовая доля воды в растворе = 70,9%
- объем раствора NaOH = 97,9 мл
- массовая доля NaOH = 40%
- плотность раствора NaOH = 1,43 г/мл
найти:
- массовые доли серы и фосфора в исходной смеси
решение:
1. Найдем массу раствора NaOH:
масса раствора NaOH = объем × плотность = 97,9 мл × 1,43 г/мл = 140,4 г
2. Рассчитаем массу NaOH в растворе:
масса NaOH = масса раствора × массовая доля NaOH = 140,4 г × 0,4 = 56,16 г
3. Определим количество молей NaOH:
молярная масса NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль
количество молей NaOH = масса NaOH / молярная масса NaOH = 56,16 г / 40 г/моль = 1,404 моль
4. В реакции нейтрализации участвует равное количество молей H+ и OH-:
количество молей H+ = количество молей NaOH = 1,404 моль
5. Найдем массу образовавшейся воды:
масса воды = масса раствора - масса NaOH = 140,4 г - 56,16 г = 84,24 г
6. Рассчитаем массу водного раствора после нейтрализации:
70,9% от массы раствора = 84,24 г
следовательно, общая масса раствора = 84,24 г / 0,709 = 118,7 г
7. Теперь находим массу растворенных веществ (H2SO4 и H3PO4) в растворе:
масса растворенных веществ = масса раствора - масса воды = 118,7 г - 100 г = 18,7 г
8. Учитываем, что в реакции сгорания серы и фосфора образуются соответствующие кислоты:
S + O2 = SO2
P + O2 = P2O5
SO2 + H2O = H2SO4
P2O5 + H2O = H3PO4
9. Пусть x - масса серы, y - масса фосфора:
x + y = 18,7 г
10. Количество молей серы и фосфора:
количество молей S = x / 32 г/моль
количество молей P = y / 31 г/моль
11. Основные уравнения для кислот:
для SO2: количество молей H+ = количество молей SO4^(2-) = количество молей S
для P2O5: количество молей H+ = 2 * количество молей H3PO4 = количество молей P
12. Получаем систему уравнений:
1. x + y = 18,7
2. x/32 + 2y/31 = 1,404
13. Решаем систему:
Из первого уравнения выражаем y:
y = 18,7 - x
14. Подставляем во второе уравнение:
x/32 + 2(18,7 - x)/31 = 1,404
Решая это уравнение, получаем x ≈ 9,3 г (масса серы), y ≈ 9,4 г (масса фосфора).
15. Массовые доли серы и фосфора:
массовая доля серы = x / (x + y) = 9,3 / 18,7 ≈ 0,496 (или 49,6%)
массовая доля фосфора = y / (x + y) = 9,4 / 18,7 ≈ 0,504 (или 50,4%)
ответ:
массовая доля серы в смеси составляет approximately 49,6%, массовая доля фосфора approximately 50,4%.