Сборник задач и упражнений по химии с решением. Лебедева М.И - 107 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

П р и м е р 161
*
Воду, полученную при сжигании водорода в избытке кислорода, смешали с 5,0
см
3
раствора серной кислоты с массовой долей 80 % (ρ = 1,73 г/см
3
). При этом концентрация кислоты
уменьшилась на 0,5 %. Объем исходной газовой смеси равен 350 см
3
(н.у.). Определите состав исходной
газовой смеси в объемных долях (%) и ее плотность по азоту.
Решение
2H
2
+ O
2
= 2H
2
O
M(H
2
) = 2 г/моль; M(O
2
) = 32 г/моль; M(H
2
O) = 18 г/моль.
Масса раствора серной кислоты 5•1,73 = 8,65 г, а масса H
2
SO
4
в растворе составит 5•1,73•0,8 = 6,92
г. Конечная концентрация раствора серной кислоты по условию задачи будет равна 80,0 - 0,5 = 79,5 %,
т.е. масса раствора после смешения составит 6,92•100/79,5 = 8,72 г. Увеличение массы раствора про-
изошло за счет воды массой 8,72 - 8,65 = 0,07 г. Следовательно, по реакции образуется 0,07 г воды или
0,07/18 = 0,0039 моль, что составляет 0,0039•22,4 = 87 см
3
.
Объем водорода, вступившего в реакцию составит 87 см
3
. С учетом условия задачи объем кислоро-
да составит 350 - 87 = 263 см
3
.
ϕ(Н
2
) = 87•100/350 = = 24,87 %; ϕ(O
2
) = 100,00 - 24,87 = 75,13 %. Сред-
няя молярная масса смеси равна (24,87
⋅2 + 75,13⋅32)/100 = 24,55 г/моль. Плотность смеси по азоту со-
ставит D = 24,55/28 = 0,88.
П р и м е р 162
*
Какую массу олеума с массовой долей 30 % нужно добавить к раствору серной
кислоты с массовой долей 40 % массой 131,0 г для получения олеума с массовой долей 5 %?
Решение
M(H
2
O) = 18 г/моль; M(SO
3
) = 80 г/моль; M(H
2
SO
4
) = 98 г/моль.
Пусть масса олеума (ω = 30 %) составляет х г, тогда масса SO
3
в нем составит а = 30х/100 = 0,3 х г.
Масса воды в 131,0 г раствора серной кислоты (ω = = 40 %) равна 131,0•0,6 = 78,6 г или 78,6/18 =
4,37 моль.
H
2
O + SO
3
= H
2
SO
4
.
Для реакции потребуется 4,37 моль SO
3
или 4,37•80 = 349,4 г.
Следовательно, для получения олеума (ω = 5%) останется (0,3х - 349,4) г SO
3
, а масса олеума (ω = 5
%) составит сумму масс олеума (ω = 30 %) - х г и раствора серной кислоты (ω = 40 %) - 131,0 г, т.е.
(х + 131,0) г. Из пропорции:
100 г олеума 5 г SO
3
(x + 131,0) г олеума (0,3х - 349,4) г SO
3
x = 1423,8 г олеума ( ω= 30%).
П р и м ер 163
*
Какую массу оксида серы(VI) надо растворить в растворе H
2
SO
4
(ω = 91,0 %) мас-
сой 100 г, чтобы получить олеум (ω = 30 %).
Решение
M(H
2
SO
4
) = 98 г/моль; M(SO
3
) = 80 г/моль.
Олеум - это раствор SO
3
в 100 % H
2
SO
4
. Процесс получения олеума разобьем на две стадии. Снача-
ла найдем, сколько надо добавить SO
3,
чтобы 91 % серная кислота превратилась в 100 %.
SO
3
+Н
2
О = Н
2
SO
4
.
В исходной серной кислоте содержалось 100•0,09 = 9 г Н
2
О, что составляет 9/18 = 0,5 моль. Для ре-
акции с таким количеством воды необходимо 0,5 моль SO
3
или 0,5•80 = 40 г; при этом образуется 0,5
моль Н
2
SO
4
или 0,5•98 = 49 г. Общая масса 100 % серной кислоты после добавления 40 г SO
3
станет
равна
91 + 49 = 140 г. Для получения 30 % раствора SO
3
в серной кислоте к 140 г Н
2
SO
4
надо доба-
вить x г SO
3,
тогда масса олеума станет равна (140 + x) г, а массовая доля SO
3
составит
ω(SO
3
) = x/(140 + x) = 0,3,

Страницы