Какой объём 39% раствора серной кислоты (ρ = 1,30 г/см3) надо взять для приготовления 1,5 дм3 0,15 н раствора? Вычислите массу гидроксида натрия, которую необходимо добавить для полной нейтрализации полученного раствора. Определите Т(H2SO4/Na2CO3).
Дано: ω(H2SO4) = 39 %; ρ1 = 1,30 г/см3; V2=1,5 дм3; СН =0,15 моль/дм3.
Найти: V1; т(NaОН); Т(H2SO4/Na2CO3) - ?
Ответ
V = 21,76 см3; т(NaОН) = 9,000 г; Т(H2SO4/Na2CO3) = 0,007949 г/см3.
Решение
Масса H2SO4 в 1,5 дм3 0,15 н раствора серной кислоты равна
т = Мэкв(H2SO4)∙V2∙СН,
где Мэкв(H2SO4) – молярная масса эквивалента серной кислоты, равна 1/2 молярной массы серной кислоты, так как кислота двухосновная:
Мэкв(H2SO4) = (1,01∙2 + 32,06 + 16,00∙4) : 2 = 49,04 (г/моль);
V2 – объём раствора, который надо приготовить, равен 1,5 дм3;
СН – молярная концентрация эквивалента раствора, равна 0,15 н.
т = 49,04∙1,5∙0,15 = 11,034 (г).
39 г кислоты содержится в 100 г 39% раствора;
11,034 г кислоты содержится в т1 раствора.
т1 = 11,034∙100 : 39 = 28,2923 (г).
Объём раствора массой 28,2923 г и плотностью 1,30 г/см3 равен
V1 = т1 : ρ1;
V1 = 28,2923 : 1,30 = 21,76 (см3).
Нейтрализация раствора кислоты гидроксидом натрия проходит по уравнению реакции
H2SO4 + 2NaОН = Na2SO4 + 2H2O.
Согласно закону эквивалентов число молей эквивалентов серной кислоты равно числу молей эквивалентов гидроксида натрия:
пэкв(H2SO4) = пэкв(NaОН).
Число молей эквивалентов серной кислоты равно
пэкв(H2SO4) = т/Мэкв(H2SO4);
Число молей эквивалентов NaОН равно
пэкв(NaОН) = т(NaОН)/Мэкв(NaОН),
где т(NaОН) – масса гидроксида натрия, которую надо добавить к раствору серной кислоты для полной её нейтрализации, г;
Мэкв(NaОН) – молярная масса эквивалента гидроксида натрия, равна его молярной массе, так как основание содержит одну группу ОН:
Мэкв(NaОН) = 22,99 + 16,00 + 1,01 = 40,00 (г/моль).
т/Мэкв(H2SO4) = т(NaОН)/Мэкв(NaОН);
т(NaОН) = т∙Мэкв(NaОН) : Мэкв(H2SO4);
т(NaОН) = 11,034∙40,00 : 49,04 = 9,0000 (г).
Титр Т(H2SO4/Na2CO3) показывает, сколько граммов карбоната натрия вступит в реакцию с 1 см3 0,15 н раствора кислоты.
Взаимодействие H2SO4 с Na2CO3 идёт по уравнению реакции:
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2O + СО2.
Число молей эквивалентов кислоты, содержащихся в 1 см3 раствора, равно числу молей эквивалентов карбоната натрия.
пэкв(H2SO4) = пэкв(Na2CO3);
пэкв(H2SO4) = СН∙10-3;
пэкв(Na2CO3) = Т(H2SO4/Na2CO3)/Мэкв(Na2CO3),
где Т(H2SO4/Na2CO3) – титр раствора H2SO4 по карбонату натрия, г/см3;
Мэкв(Na2CO3) – молярная масса эквивалента карбоната натрия, равна 1/2 молярной массы, так как в ходе реакции происходит замещение двух одновалентных ионов натрия:
Мэкв(Na2CO3) = (22,99∙2 + 12,01 + 16,00∙3) : 2 = 52,995 (г/моль).
СН∙10-3 = Т(H2SO4/Na2CO3)/Мэкв(Na2CO3);
Т(H2SO4/Na2CO3) = СН∙10-3∙Мэкв(Na2CO3);
Т(H2SO4/Na2CO3) = 0,15∙10-3∙52,995 = 0,007949 (г/см3).
Ответ: V = 21,76 см3; т(NaОН) = 9,000 г; Т(H2SO4/Na2CO3) = 0,007949 г/см3.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
