Массовые доли солей после пропускания газа через раствор щелочи
Сернистый газ, полученный в результате обжига 8 г пирита, содержащего 75% FeS2, пропустили через 5%-й раствор гидроксида натрия массой 120 г. Вычислите массовые доли солей в растворе после пропускания сернистого газа.
Дано
`m(пирита) = 8 text{ г}`
`ω(FeS_2) = 75%`
`m(text{р-ра } NaOH) = 120 text{ г}`
`ω(NaOH) = 5%`
Найти
`ω(Na_2SO_3) = text{?}`
`ω(NaHSO_3) = text{?}`
Решение
Запишем уравнение реакции обжига пирита:
`4FeS_2 + 11O_2 = 2Fe_2O_3 + 8SO_2`
Найдём массу чистого FeS₂:
`m(FeS_2) = (ω(FeS_2) * m(пирита)) / 100 = (75 * 8) / 100 = 6 text{ г}`
Найдём количество вещества FeS₂:
`n(FeS_2) = (m(FeS_2)) / (M(FeS_2)) = 6 / 120 = 0.05 text{ моль}`
Согласно первому уравнению, количество SO₂ в 2 раза больше количества FeS₂:
`n(SO_2) = 2 * n(FeS_2) = 2 * 0.05 = 0.1 text{ моль}`
Найдём массу NaOH в растворе:
`m(NaOH) = (ω(NaOH) * m(text{р-ра } NaOH)) / 100 = (5 * 120) / 100 = 6 text{ г}`
Найдём количество вещества NaOH:
`n(NaOH) = (m(NaOH)) / (M(NaOH)) = 6 / 40 = 0.15 text{ моль}`
Найдем количества образовавшихся веществ по уравнениям реакций:
`underset(0.1 text{ моль})(SO_2) + underset(0.1 text{ моль})(NaOH) = underset(0.1 text{ моль})(NaHSO_3)`
`underset(0.05 text{ моль})(NaHSO_3) + underset(0.05 text{ моль})(NaOH) = underset(0.05 text{ моль})(Na_2SO_3) + H_2O`
В результате реакций количества образовавшихся веществ:
`n(Na_2SO_3) = 0.05 text{ моль}`
`n(NaHSO_3) = 0.1 - 0.05 = 0.05 text{ моль}`
Найдём массы солей:
`m(Na_2SO_3) = n(Na_2SO_3) * M(Na_2SO_3) = 0.05 * 126 = 6.3 text{ г}`
`m(NaHSO_3) = n(NaHSO_3) * M(NaHSO_3) = 0.05 * 104 = 5.2 text{ г}`
Масса конечного раствора увеличилась на массу поглощённого SO₂:
`m(SO_2) = n(SO_2) * M(SO_2) = 0.1 * 64 = 6.4 text{ г}`
`m_text{итог.}(р-ра) = m(text{р-ра } NaOH) + m(SO_2) = 120 + 6.4 = 126.4 text{ г}`
Вычислим массовые доли солей:
`ω(Na_2SO_3) = (100 * m(Na_2SO_3)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 6.3) / 126.4 = 4.984%`
`ω(NaHSO_3) = (100 * m(NaHSO_3)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 5.2) / 126.4 = 4.114%`
Ответ
`ω(Na_2SO_3) = 4.984%`
`ω(NaHSO_3) = 4.114%`