Химия

Составим уравнения реакций:

$2H_{2}S + 3O_{2} = 2SO_{2} + 2H_{2}O$; (1)
$SO_{2} + KOH = KHSO_{3}$; (2)
$SO_{2} + 2KOH = K_{2}SO_{3} + H_{2}O$. (3)

Найдем количество вещества сероводорода:

$n = \frac{V}{V_{m} }; n(H_{2}S) = \frac{3,36 л}{22,4 л/моль} = 0,15 моль$.

Найдем количество вещества оксида серы(IV) и воды по уравнению (1):

$n(SO_{2}) = n(H_{2}S) = 0,15 моль; n(H_{2}O) = n(H_{2}S) = 0,15 моль$.

Рассчитаем массу раствора гидроксида калия:

$m = \rho V; m(р-ра KOH) = 1,21 г/мл \cdot 50,4 мл = 61 г$.

Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида калия:

$m(KOH) = w(KOH) \cdot m(р-ра KOH); m(KOH) = 0,23 \cdot 61 г = 14,03 г$;

$n = \frac{m}{M} ; n = \frac{14,03 г}{56 г/моль} = 0,25 моль$.

Определим, какая соль образовалась: кислая (2) или средняя (3). Для этого найдем соотношение количеств вещества реагентов:

$n(SO_{2}) : n(KOH) = 0,15 : 0,25 = 1 : 1,67$.

Чтобы образовалась только кислая соль, соотношение реагентов должно быть 1:1 (см. уравнение (2)); чтобы образовалась только средняя соль, соотношение реагентов должно быть 1:2 (см. уравнение (3)). Следовательно, образовались и кислая, и средняя соли.

По уравнению (2) найдем количество вещества гидроксида калия, вступившего в реакцию, и количество вещества образующейся соли:

$n(KOH) = n(SO_{2}) = 0,15 моль; n(KHSO_{3}) = n(SO_{2}) = 0,15 моль$.

Найдем избыточное количество вещества $KOH$:

$n_{изб}(KOH) = 0,25 моль - 0,15 моль = 0,1 моль$.

Избыточное количество $KOH$ прореагирует с частью кислой соли по уравнению:

$KOH + KHSO_{3} = K_{2}SO_{3} + H_{2}O$. (4)

По уравнению (4) найдем количество вещества $KHSO_{3}$, вступившего в реакцию, и количество вещества $K_{2}SO_{3}$:

$n(KHSO_{3}) = n(K_{2}SO_{3}) = n_{изб}(KOH) = 0,1 моль$.

Найдем количество вещества $KHSO_{3}$, оставшегося в растворе:

$n(KHSO_{3}) = 0,15 моль - 0,1 моль = 0,05 моль$

Рассчитаем массы солей $KHSO_{3}$ и $K_{2}SO_{3}$ в растворе:

$m = nM; m(KHSO_{3}) = 0,05 моль \cdot 120 г/моль = 6 г$;
$m(K_{2}SO_{3}) = 0,1 моль \cdot 158 г/моль = 15,8 г$.

Рассчитаем массу полученного раствора $m^{ \prime}(р-ра)$:

$m^{ \prime}(р-ра) = m(р-ра KOH) + m(SO_{2}) + m(H_{2}O)$;
$m(SO_{2}) = 0,15 моль \cdot 64 г/моль = 9,6 г$;
$m(H_{2}O) = 0,15 моль \cdot 18 г/моль = 2,7 г$;
$m^{ \prime}(р-ра) = 61 г + 9,6 г + 2,7 г = 73,3 г$.

Рассчитаем массовые доли солей в растворе:

$w(в-ва) = \frac{m(в-ва)}{m(р-ра)} \cdot 100 \text{ % }; w(KHSO_{3}) = \frac{6 г}{73,3 г} \cdot 100 \text{ % } = 8,19 \text{ % }$;
$w(K_{2}SO_{3}) = \frac{15,8 г }{73,3 г} \cdot 100 \text{ % } = 21,56 \text{ % }$.
Ответ: $w(KHSO_{3}) = 8,19 \text{ % }; w(K_{2}SO_{3}) = 21,56 \text{ % }$.