Массовая доля серного ангидрида в олеуме
К порции 25%-го раствора серной кислоты массой 120 г добавили серный ангидрид массой 650 г. Вычислите массовую долю серного ангидрида в образовавшемся олеуме.
Дано
`m_text{исх.}(р-ра) = 120 text{ г}`
`ω_text{исх.}(H_2SO_4) = 25%`
`m(SO_3) = 650 text{ г}`
Найти
`ω_text{изб.}(SO_3) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции серного ангидрида с водой:
`SO_3 + H_2O = H_2SO_4`
Найдём массу серной кислоты в исходном растворе:
`m_text{исх.}(H_2SO_4) = (ω_text{исх.}(H_2SO_4)*m_text{исх.}(р-ра))/100 = (25*120)/100 = 30 text{ г}`
Найдём массу воды в исходном растворе:
`m_text{исх.}(H_2O) = m_text{исх.}(р-ра) - m_text{исх.}(H_2SO_4) = 120 - 30 = 90 text{ г}`
Найдём количество вещества воды:
`n(H_2O) = (m_text{исх.}(H_2O))/(M(H_2O)) = 90/18 = 5 text{ моль}`
Найдём количество вещества серного ангидрида:
`n(SO_3) = (m(SO_3))/(M(SO_3)) = 650/80 = 8.125 text{ моль}`
Вода находится в недостатке, поэтому часть серного ангидрида прореагирует с водой, а остаток останется в свободном виде в олеуме.
Количество прореагировавшего SO₃ равно количеству воды:
`n_text{прореаг.}(SO_3) = n(H_2O) = 5 text{ моль}`
Масса прореагировавшего SO₃:
`m_text{прореаг.}(SO_3) = n_text{прореаг.}(SO_3)*M(SO_3) = 5*80 = 400 text{ г}`
Масса непрореагировавшего SO₃, который останется в олеуме:
`m_text{изб.}(SO_3) = m(SO_3) - m_text{прореаг.}(SO_3) = 650 - 400 = 250 text{ г}`
Масса олеума:
`m(олеума) = m_text{исх.}(р-ра) + m(SO_3) = 120 + 650 = 770 text{ г}`
Вычислим массовую долю свободного серного ангидрида в олеуме:
`ω_text{изб.}(SO_3) = (100*m_text{изб.}(SO_3))/(m(олеума)) = (100*250)/770 = 32.47%`
Ответ
`ω_text{изб.}(SO_3) = 32.47%`