Химия

Напишем уравнение реакции:

$2NaOH + H_{2}SO_{4} = Na_{2}SO_{4} + 2H_{2}O$.

Далее задачу можно решать двумя способами.

Способ 1
Предположим, что массы сливаемых растворов равны 100 г, а следовательно, массы веществ в этих растворах равны 10 г.

Находим количество вещества щелочи и кислоты в растворах:

$n = \frac{m}{M}; n(H_{2}SO_{4}) = \frac{10 г}{98 г/моль} = 0,102 моль$;
$n(NaOH) = \frac{10 г}{40 г/моль} = 0,250 моль$.

По уравнению реакции видим соотношение реагентов, необходимое для полной нейтрализации:

$n(NaOH) : n(H_{2}SO_{4}) = 2 : 1$.

При равной массе растворов ($m_{1}(р-ра) = m_{2}(р-ра) = 100 г$) такого соотношения не получается. Количество вещества серной кислоты должно быть не 0,102 моль, а 0,125 моль. Недостающее количество серной кислоты может быть восполнено за счет увеличения массы раствора серной кислоты (или уменьшения массы раствора щелочи).

Найдем массу кислоты, соответствующую 0,125 моль:

$m = nM; m(H_{2}SO_{4}) = 0,125 моль \cdot 98 г/моль = 12,25 г$.

Находим массу раствора $m_{2}(р-ра)$, в котором содержится 12,25 г серной кислоты:

$m(р-ра) = \frac{m(в -ва) \cdot 100 \text{ % }}{w}$;
$m_{2}(р-ра) = \frac{12,25 г \cdot 100 \text{ % }}{10 \text{ % }} = 122,5 г$.

Определим массовое соотношение растворов реагентов.

Если взять 100 г 10 %-ного раствора щелочи $NaOH$, то для полной нейтрализации надо 122,5 г 10 %-ного раствора серной кислоты, т. е. $m_{1}(р-ра) : m_{2}(р-ра) = 100 : 122,5 = 1 : 1,225$.

Чтобы найти массовую долю соли в полученном растворе, надо определить массу этого раствора $m_{3}(р-ра)$ и массу соли:

$m_{3}(р-ра) = 100 г + 122,5 г = 222,5 г$.

По уравнению реакции

$n(Na_{2}SO_{4}) = n(H_{2}SO_{4}) = 0,125 моль$;
$m = nM; m(Na_{2}SO_{4}) = 0,125 моль \cdot 142 г/моль = 17,75 г$.

Определяем массовую долю соли в полученном растворе:

$w(X) = \frac{m(X)}{m(р-ра)} \cdot 100 \text{ % }$;
$w(Na_{2}SO_{4}) = \frac{17,75 г \cdot 100 \text{ &337; }}{222,5 г} = 8,0 \text{ % }$.

Способ 2
По уравнению реакции 1 моль $H_{2}SO_{4}$ реагирует с 2 моль $NaOH$. Найдем массы реагирующих веществ:

$m(H_{2}SO_{4}) = 1 моль \cdot 98 г/моль = 98 г$;
$m(NaOH) = 2 моль \cdot 40 г/моль = 80 г$.

Рассчитываем массы растворов и их соотношение:

$m_{1}(р-ра) = \frac{80 г}{10 \text{ % } } \cdot 100 \text{ % } = 800 г$;
$m_{2}(р-ра) = \frac{98 г}{10 \text{ % } } \cdot 100 \text{ % } = 980 г$;
$m_{1}(р-ра) : m_{2}(р-ра) = 800 : 980 = 1 : 1,225$.

Определяем количество вещества соли $Na_{2}SO_{4}$:

$n(Na_{2}SO_{4}) = n(H_{2}SO_{4}) = 1 моль$.

Определяем массу соли:

$m(Na_{2}SO_{4}) = 1 моль \cdot 142 г/моль = 142 г$.

Находим массу полученного раствора:

$m_{3}(р-ра) = 800 г + 980 г = 1780 г$.

Рассчитываем массовую долю соли в растворе:

$w(X) = \frac{m(X)}{m(р-ра)} \cdot 100 \text{ % }$;
$w(Na_{2}SO_{4}) = \frac{142 г \cdot 100 \text{ % }}{1780 г} =8,0 \text{ %}$.

Ответ: $m_{1}(р-ра) : m_{2}(р-ра) = 1 : 1,225; w(Na_{2}SO_{4}) = 8,0 \text{ % }$.