Химия
8 класс
Вопрос
Смешали 2 л 1 н. раствора, 3 л 2 М раствора и 2 л 49 04%-ного раствора (плотность 1,4 г/мл) серной кислоты. В полученный раствор осторожно ввели 938,6 г 20%-ного олеума и несколько молей пиросерной кислоты. Приготовленную таким образом смесь разбавили водой так, что объем раствора увеличился до 132 л. При количественном анализе раствора было установлено, что на титрование 10 мл его расходуется 50 мл 0,1 н. раствора NaOH.
Вычислите:
а) нормальность полученного в итоге раствора (132 л) серной кислоты;
б) количество пиросерной кислоты (в молях), добавленной в процессе приготовления раствора серной кислоты.
Ответ
a. H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O.
В 50 мл 0,1 н. раствора NaOH содержатся 0,05⋅0,1=0,005 г-экв NaOH, которые могут прореагировать с 0,005 г-экв H2SO4, т. е. в 10 мл раствора полученной кислоты содержится 0,005 г-экв, следовательно, нормальная концентрация раствора (г-экв/л) равна
cн=0,005⋅100010=0,5 г-экв/л.
б. Из полученных данных следует, что 1 л образовавшегося раствора содержит 0,5 г-экв, или 0,25 моля, H2SO4 (Э=0,5М), т. е. в 132 л 0,5 н. раствора содержится 132⋅0,25=33 моля H2SO4. Эта величина складывается из количества серной кислоты, содержавшейся во взятых растворах, и количества кислоты, образовавшейся при разбавлении олеума и гидролизе пиросерной кислоты.
В 2 л 1 н. раствора H2SO4 содержалось 2 г-экв, или 1 моль, H2SO4.
2 л 49,04 %-ного раствора H2SO4 весят 2⋅1,4=2,8 кг и содержат 2800⋅0,4904=1373 г, или 1373:98=14 молей, H2SO4.
В 3 л 2 М раствора H2SO4 содержится 3⋅2=6 молей H2SO4.
В 938,6 г 20 %-ного олеума содержится 0,8⋅938,6=750,9 г, или 7,66 моля, H2SO4 и 0,2⋅938,6=187,2 г SO3 (М=80), т. е. 2,34 моля SO3, которые при реакции
SO3+H2O=H2SO4
образуют еще 2,34 моля H2SO4. Следовательно, при введении в раствор H2SO4 20 %-ного олеума туда дополнительно вносится 7,66+2,34=10,0 молей H2SO4.
В раствор было введено х молей пиросерной (дисерной) кислоты H2S2O7, которая при гидролизе
H2S2O7+H2O=2H2SO4
образует серную кислоту (2 моля H2SO4 на 1 моль H2S2O7). В конечном итоге в растворе содержится 1+14+6+10+2x=31+2x=33 молей H2SO4, откуда 2х=2,x=1, т. е. в раствор добавили 1 моль (M=178), или 178 г, пиросерной кислоты H2S2O7.