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. $H_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2H_2O$.
В 50 мл 0,1 н. раствора $NaOH$ содержатся $0,05 \cdot 0,1 = 0,005$ г-экв $NaOH$, которые могут прореагировать с 0,005 г-экв $H_2SO_4$, т. е. в 10 мл раствора полученной кислоты содержится 0,005 г-экв, следовательно, нормальная концентрация раствора (г-экв/л) равна
$c_н = \frac{0,005 \cdot 1000}{10} = 0,5$ г-экв/л.
б. Из полученных данных следует, что 1 л образовавшегося раствора содержит 0,5 г-экв, или 0,25 моля, $H_2SO_4$ ($Э = 0,5 М$), т. е. в 132 л 0,5 н. раствора содержится $132 \cdot 0,25 = 33$ моля $H_2SO_4$. 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 $H_2SO_4$ содержалось 2 г-экв, или 1 моль, $H_2SO_4$.
2 л 49,04 %-ного раствора $H_2SO_4$ весят $2 \cdot 1,4 = 2,8$ кг и содержат $2800 \cdot 0,4904 = 1373$ г, или $1373 : 98 = 14$ молей, $H_2SO_4$.
В 3 л 2 М раствора $H_2SO_4$ содержится $3 \cdot 2 = 6$ молей $H_2SO_4$.
В 938,6 г 20 %-ного олеума содержится $0,8 \cdot 938,6 = 750,9$ г, или 7,66 моля, $H_2SO_4$ и $0,2 \cdot 938,6 = 187,2$ г $SO_3$ ($М = 80$), т. е. 2,34 моля $SO_3$, которые при реакции
$SO_3 + H_2O = H_2SO_4$
образуют еще 2,34 моля $H_2SO_4$. Следовательно, при введении в раствор $H_2SO_4$ 20 %-ного олеума туда дополнительно вносится $7,66 + 2,34 = 10,0$ молей $H_2SO_4$.
В раствор было введено $х$ молей пиросерной (дисерной) кислоты $H_2S_2O_7$, которая при гидролизе
$H_2S_2O_7 + H_2O = 2H_2SO_4$
образует серную кислоту (2 моля $H_2SO_4$ на 1 моль $H_2S_2O_7$). В конечном итоге в растворе содержится $1 + 14 + 6 + 10 + 2x = 31 + 2x = 33$ молей $H_2SO_4$, откуда $2х = 2, x = 1$, т. е. в раствор добавили 1 моль ($M = 178$), или 178 г, пиросерной кислоты $H_2S_2O_7$.