Шешімі: Расчёт массовой доли кислоты
В колбу с холодным раствором серной кислоты внесли пероксид бария, при этом оба вещества между собой прореагировали полностью. В образовавшемся растворе соотношение числа атомов водорода и атомов кислорода составило 9 : 5. Затем в колбу добавили каталитическое количество оксида марганца(IV). При этом произошла реакция, в результате которой масса раствора в колбе уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты, которая содержалась в исходном растворе.
Шешім по шагам
11 қадамПероксид бария и серная кислота реагируют с образованием сульфата бария и пероксида водорода:
$$\mathrm{BaO_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + H_2O_2}$$При добавлении оксида марганца(IV) пероксид водорода разлагается. Уменьшение массы раствора связано с выделением кислорода:
$$\mathrm{2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow}$$Найдём количество выделившегося кислорода:
$$n(\mathrm{O_2}) = \frac{m(\mathrm{O_2})}{M(\mathrm{O_2})} = \frac{6{,}4\ \mathrm{г}}{32\ \mathrm{г/моль}} = 0{,}2\ \mathrm{моль}$$По уравнению разложения пероксида водорода:
$$n(\mathrm{H_2O_2}) = 2n(\mathrm{O_2}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4\ \mathrm{моль}$$По первому уравнению реакции количество серной кислоты, вступившей в реакцию, равно количеству образовавшегося пероксида водорода:
$$n(\mathrm{H_2SO_4}) = n(\mathrm{H_2O_2}) = 0{,}4\ \mathrm{моль}$$Обозначим количество воды в образовавшемся растворе через $x$ моль. В растворе находятся вода и пероксид водорода. Составим соотношение числа атомов водорода и кислорода:
$$\frac{2x + 2 \cdot 0{,}4}{x + 2 \cdot 0{,}4} = \frac{9}{5}$$Решим уравнение:
$$5(2x+0{,}8)=9(x+0{,}8);\quad 10x+4=9x+7{,}2;\quad x=3{,}2\ \mathrm{моль}$$Масса воды в исходном растворе:
$$m(\mathrm{H_2O})=n(\mathrm{H_2O})M(\mathrm{H_2O})=3{,}2\cdot18=57{,}6\ \mathrm{г}$$Масса серной кислоты:
$$m(\mathrm{H_2SO_4})=n(\mathrm{H_2SO_4})M(\mathrm{H_2SO_4})=0{,}4\cdot98=39{,}2\ \mathrm{г}$$Масса исходного раствора серной кислоты:
$$m_{\mathrm{р-ра}}=57{,}6+39{,}2=96{,}8\ \mathrm{г}$$Рассчитаем массовую долю серной кислоты:
$$w(\mathrm{H_2SO_4})=\frac{39{,}2}{96{,}8}\cdot100\%=40{,}5\%$$Массовая доля серной кислоты в исходном растворе равна $40{,}5\%$.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать уменьшение массы раствора массой пероксида водорода, а не выделившегося кислорода.
Не учитывать коэффициент 2 в уравнении разложения пероксида водорода.
Составлять соотношение атомов водорода и кислорода только для пероксида водорода, не учитывая воду.
В знаменателе массовой доли использовать массу воды вместо массы всего исходного раствора.