дано:
- масса раствора серной кислоты = 600 г
- массовая доля серной кислоты в растворе = 18%
- массовая доля желаемой серной кислоты = 29%
найти:
1. массу оксида серы(VI) (SO3), которую нужно добавить, чтобы увеличить массовую долю до 29%.
2. массу 15%-го раствора гидроксида бария (Ba(OH)2), необходимого для реакции с полученным раствором кислоты.
решение:
1. Сначала найдем массу серной кислоты в 600 г 18%-го раствора:
масса H2SO4 = 600 г * 0,18 = 108 г
2. Пусть x - это масса SO3, которую мы добавим. Тогда новая масса серной кислоты будет равна:
масса H2SO4 + масса SO3 = 108 г + x г
Общая масса нового раствора будет равна:
600 г + x г
Мы хотим, чтобы массовая доля H2SO4 в новом растворе стала 29%:
(108 г + x) / (600 г + x) = 0,29
Умножим обе стороны уравнения на (600 + x):
108 + x = 0,29(600 + x)
Раскроем скобки:
108 + x = 174 + 0,29x
Переносим все члены, содержащие x, в одну сторону:
x - 0,29x = 174 - 108
0,71x = 66
Теперь найдем x:
x = 66 / 0,71 ≈ 93,66 г
3. Теперь мы имеем новый раствор серной кислоты с массой H2SO4:
масса H2SO4_new = 108 г + 93,66 г = 201,66 г
4. Уравнение реакции между серной кислотой и гидроксидом бария:
H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2H2O
Из уравнения видно, что 1 моль H2SO4 реагирует с 1 моль Ba(OH)2. Найдем количество моль серной кислоты в новом растворе:
молярная масса H2SO4 = 98 г/моль
количество H2SO4 = 201,66 г / 98 г/моль ≈ 2,05 моль
5. Следовательно, столько же моль Ba(OH)2 потребуется для реакции:
количество Ba(OH)2 = 2,05 моль
6. Найдем массу 15%-го раствора гидроксида бария:
молярная масса Ba(OH)2 = 137,33 + 2*16 + 1 = 171,33 г/моль
масса Ba(OH)2 = 2,05 моль * 171,33 г/моль ≈ 351,24 г
Итак, для 15%-го раствора:
0,15 = 351,24 г / масса раствора
масса раствора = 351,24 г / 0,15 ≈ 2341,60 г
ответ:
Для увеличения массовой доли серной кислоты до 29% необходимо добавить примерно 93,66 г оксида серы(VI). Для реакции с полученным раствором кислоты потребуется приблизительно 2341,60 г 15%-го раствора гидроксида бария.