Дано:
Объем раствора серной кислоты V = 600 мл = 0,6 л
Концентрация H2SO4 в растворе w(H2SO4) = 12%
Плотность раствора ρ = 1,08 г/мл
Концентрация получаемого раствора H2SO4 w(новое) = 25%
Молекулярная масса SO3 = 80 г/моль
Молекулярная масса H2SO4 = 98 г/моль
Молекулярная масса Mg(OH)2 = 58 г/моль
Найти:
1. Массу оксида серы (SO3), которую нужно добавить.
2. Массу гидроксида магния (Mg(OH)2), необходимую для нейтрализации.
Решение:
1. Масса оксида серы (SO3)
Масса исходного раствора H2SO4:
m(исходный раствор) = V × ρ = 0,6 л × 1,08 г/мл = 648 г
Масса H2SO4 в растворе:
m(H2SO4) = w(H2SO4) × m(исходный раствор) = 0,12 × 648 г = 77,76 г
Новая масса H2SO4 в растворе при 25% концентрации:
m(новая H2SO4) = 0,25 × (массой раствора после добавления SO3)
Пусть масса SO3, которую надо добавить, равна x (г). Тогда масса нового раствора будет:
m(новый раствор) = 648 г + x
Так как в новом растворе концентрация H2SO4 должна быть 25%, то:
0,25 × (648 + x) = 77,76 + x
162 + 0,25x = 77,76 + x
162 - 77,76 = x - 0,25x
84,24 = 0,75x
x = 84,24 / 0,75 = 112,32 г
Ответ: для получения 25%-го раствора нужно добавить 112,32 г SO3.
2. Масса гидроксида магния (Mg(OH)2)
Для нейтрализации полученного раствора требуется количество Mg(OH)2, равное количеству моль H2SO4 в растворе. Реакция нейтрализации:
H2SO4 + Mg(OH)2 → MgSO4 + 2H2O
Моль H2SO4 в растворе:
n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 77,76 г / 98 г/моль = 0,79 моль
По реакции на 1 моль H2SO4 требуется 1 моль Mg(OH)2. Следовательно, количество Mg(OH)2 равно 0,79 моль.
Масса Mg(OH)2:
m(Mg(OH)2) = n(Mg(OH)2) × M(Mg(OH)2) = 0,79 моль × 58 г/моль = 45,82 г
Ответ: масса гидроксида магния, необходимая для нейтрализации, равна 45,82 г.