Номер 46, страница 68 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 46, страница 68.

Условие.

46. К 20 г 6 %-ного раствора серной кислоты добавили 2 г оксида серы(VI). Вычислите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра1} = 20 \text{ г}$ (масса исходного раствора)
$\omega_1(H_2SO_4) = 6\% = 0.06$ (массовая доля серной кислоты в исходном растворе)
$m(SO_3) = 2 \text{ г}$ (масса добавленного оксида серы(VI))

Найти:

$\omega_2(H_2SO_4) - ?$ (массовая доля серной кислоты в конечном растворе)

Решение:

1. Сначала определим массу серной кислоты, которая уже содержалась в исходном растворе:

$m_1(H_2SO_4) = m_{р-ра1} \times \omega_1(H_2SO_4) = 20 \text{ г} \times 0.06 = 1.2 \text{ г}$

2. Оксид серы(VI) ($SO_3$) является кислотным оксидом и при добавлении в водный раствор реагирует с водой, образуя серную кислоту ($H_2SO_4$). Запишем уравнение этой химической реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

3. Чтобы рассчитать массу кислоты, образовавшейся в реакции, нам понадобятся молярные массы $SO_3$ и $H_2SO_4$. Используя относительные атомные массы (Ar(S)≈32, Ar(O)≈16, Ar(H)≈1):

$M(SO_3) = 32 + 3 \times 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) добавленного оксида серы(VI):

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{2 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.025 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, количество вещества образовавшейся серной кислоты равно количеству вещества оксида серы:

$n_{обр.}(H_2SO_4) = n(SO_3) = 0.025 \text{ моль}$

6. Теперь рассчитаем массу серной кислоты, которая образовалась в ходе реакции:

$m_{обр.}(H_2SO_4) = n_{обр.}(H_2SO_4) \times M(H_2SO_4) = 0.025 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} = 2.45 \text{ г}$

7. Общая масса серной кислоты в конечном растворе будет суммой массы кислоты в исходном растворе и массы кислоты, образовавшейся в реакции:

$m_{общ.}(H_2SO_4) = m_1(H_2SO_4) + m_{обр.}(H_2SO_4) = 1.2 \text{ г} + 2.45 \text{ г} = 3.65 \text{ г}$

8. Масса конечного раствора будет равна сумме массы исходного раствора и массы добавленного оксида серы(VI), так как он полностью прореагировал и стал частью раствора:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m(SO_3) = 20 \text{ г} + 2 \text{ г} = 22 \text{ г}$

9. Наконец, вычисляем массовую долю серной кислоты в образовавшемся растворе:

$\omega_2(H_2SO_4) = \frac{m_{общ.}(H_2SO_4)}{m_{р-ра2}} \times 100\%$

$\omega_2(H_2SO_4) = \frac{3.65 \text{ г}}{22 \text{ г}} \times 100\% \approx 16.5909...\% \approx 16.59\%$

Ответ: массовая доля кислоты в образовавшемся растворе составляет 16,59%.