Масса 50% раствора серной кислоты из железного купороса
Исторический способ получения серной кислоты заключается в прокаливании в реторте железного купороса FeSO4∙7H2O. При этом железный купорос сначала теряет кристаллизационную воду, а затем разлагается по уравнению: 2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3. Серный ангидрид, взаимодействуя с водой, образует серную кислоту. Этот способ получения объясняет ее старинное название – купоросное масло. Рассчитайте, какую массу 50%-го раствора серной кислоты можно получить из железного купороса массой 69,5 г.
Дано
`m(FeSO_4*7H_2O) = 69.5 text{ г}`
`ω(H_2SO_4) = 50%`
Найти
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`2FeSO_4*7H_2O = Fe_2O_3 + SO_2 + SO_3 + 7H_2O`
`SO_3 + H_2O = H_2SO_4`
Найдём количество вещества железного купороса:
`n(FeSO_4*7H_2O) = (m(FeSO_4*7H_2O))/(M(FeSO_4*7H_2O)) = 69.5/278 = 0.25 text{ моль}`
Из уравнений видно, что из 2 моль железного купороса образуется 1 моль SO₃, который даёт 1 моль H₂SO₄. Значит, количество вещества серной кислоты в 2 раза меньше количества железного купороса:
`n(H_2SO_4) = (n(FeSO_4*7H_2O))/2 = 0.25/2 = 0.125 text{ моль}`
Найдём массу чистой серной кислоты:
`m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4)*M(H_2SO_4) = 0.125*98 = 12.25 text{ г}`
Рассчитаем массу 50%-ного раствора серной кислоты:
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = (100*m(H_2SO_4))/(ω(H_2SO_4)) = (100*12.25)/50 = 24.5 text{ г}`
Ответ
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = 24.5 text{ г}`