Номер 76, страница 201 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.76. Озонированный кислород пропускали через 100 г 3,4%-го раствора се-роводорода. Получили бесцветный раствор, дающий белый осадок с раствором хлорида бария, нерастворимый в кислотах. Какое вещество присутствует в этом растворе? Найдите массовую долю растворённого вещества.

Какое вещество присутствует в этом растворе?

Озонированный кислород является сильным окислителем. При его пропускании через раствор сероводорода ($H_2S$) происходит окислительно-восстановительная реакция, в которой сера в степени окисления -2 окисляется.

Согласно условию, полученный раствор при добавлении раствора хлорида бария ($BaCl_2$) образует белый осадок, нерастворимый в кислотах. Это является качественной реакцией на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$). Белый осадок — это сульфат бария ($BaSO_4$), образующийся по реакции:

$SO_4^{2-} + Ba^{2+} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Наличие сульфат-ионов в растворе свидетельствует о том, что сероводород окислился до серной кислоты ($H_2SO_4$).

Ответ: В растворе присутствует серная кислота ($H_2SO_4$).

Найдите массовую долю растворенного вещества.

Дано:

$m_{р-ра(H_2S)} = 100 \text{ г}$

$\omega(H_2S) = 3,4\% = 0,034$

Найти:

$\omega_{конечн.}(H_2SO_4)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции окисления сероводорода озоном до серной кислоты:

$H_2S + 4O_3 \rightarrow H_2SO_4 + 4O_2$

2. Рассчитаем массу и количество вещества сероводорода в исходном растворе.

Масса $H_2S$:

$m(H_2S) = m_{р-ра(H_2S)} \cdot \omega(H_2S) = 100 \text{ г} \cdot 0,034 = 3,4 \text{ г}$

Молярная масса $H_2S$:

$M(H_2S) = 2 \cdot 1,008 + 32,06 \approx 34 \text{ г/моль}$

Количество вещества $H_2S$:

$\nu(H_2S) = \frac{m(H_2S)}{M(H_2S)} = \frac{3,4 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшейся серной кислоты ($H_2SO_4$).

Из стехиометрических коэффициентов следует, что $\nu(H_2SO_4) = \nu(H_2S)$.

$\nu(H_2SO_4) = 0,1 \text{ моль}$

4. Вычислим массу полученной серной кислоты.

Молярная масса $H_2SO_4$:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1,008 + 32,06 + 4 \cdot 16 \approx 98 \text{ г/моль}$

$m(H_2SO_4) = \nu(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,1 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 9,8 \text{ г}$

5. Найдем массу конечного раствора. Масса раствора складывается из массы исходного раствора, массы поглощенного озона и массы выделившегося кислорода.

Из уравнения реакции: $\nu(O_3)_{\text{прореаг.}} = 4 \cdot \nu(H_2S) = 4 \cdot 0,1 = 0,4 \text{ моль}$

$\nu(O_2)_{\text{выдел.}} = 4 \cdot \nu(H_2S) = 4 \cdot 0,1 = 0,4 \text{ моль}$

Масса прореагировавшего озона ($M(O_3) = 48 \text{ г/моль}$):

$m(O_3) = \nu(O_3) \cdot M(O_3) = 0,4 \text{ моль} \cdot 48 \text{ г/моль} = 19,2 \text{ г}$

Масса выделившегося кислорода ($M(O_2) = 32 \text{ г/моль}$):

$m(O_2) = \nu(O_2) \cdot M(O_2) = 0,4 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 12,8 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{конечн. р-ра} = m_{исх. р-ра} + m(O_3) - m(O_2) = 100 \text{ г} + 19,2 \text{ г} - 12,8 \text{ г} = 106,4 \text{ г}$

6. Рассчитаем массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m_{конечн. р-ра}} \cdot 100\% = \frac{9,8 \text{ г}}{106,4 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 9,21\%$

Ответ: 9,21%.