Question

4. Имеется водный раствор, содержащий серную и азотную кислоты. Определите массовую процентную концентрацию каждой из кислот в отдельности, если при нейтрализации 20 г этого раствора расходуется 19,05 мл раствора едкого кали, содержащего 28 мас.% КОН и имеющего плотность 1,26 г/мл, а при добавлении к такому же количеству (20 г) раствора избытка раствора хлорида бария образуется 9,32 г осадка.

Answer 1

Дано:
m(р-ра) = 20 г
V(KOH)p = 19,05 мл
р(КОН) = 1,26 г/мл
w(KOH) = 0,28
m(ос) = 9,32 г
w(кислот) - ?
Решение:
1) Напишем уравнение второй реакции:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 ↓ + 2HCl
Азотная кислота с хлоридом бария не реагирует.
Из уравнения видно, что n(BaSO4) = n(H2SO4)
Посчитаем из массы осадка его количество:
n(BaSO4) = m(ос) / М(BaSO4) = 9,32 г / 233 г/моль = 0,04 моль
Отсюда n(H2SO4) = 0,04 моль =>
m(H2SO4) = n(H2SO4)*M(H2SO4) = 0,04 моль*98 г/моль = 3,92 г
Тогда w(H2SO4) = m(H2SO4) / m(p-pa) = 3,92 / 20 = 0,196 или 19,6%
2) Напишем первую реакцию смеси кислот:
КОН + HNO3 = KNO3 + H2O (а)
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O (б)
Отсюда видно, что в реакции «а» n(HNO3) = n(KOH)a, а в реакции «б» — 2*n(H2SO4) = n(KOH)б.
Посчитаем n(KOH)о = n(KOH)a + n(KOH)б
n(KOH)o = m(KOH) / M(KOH) = [m(KOH)p*w(KOH)] / M(KOH) = [p(KOH)*V(KOH)p*w(KOH)] / M(KOH) = 1,26*19,05*0,28 г / 56 г/моль = 0,12 моль
В реакции «б»: n(KOH)б = 2*n(H2SO4) = 2*0,04 моль = 0,08 моль
=> n(KOH)a = n(KOH)o - n(KOH)б = 0,12 моль - 0,08 моль = 0,04 моль
Тогда n(HNO3) = n(KOH)a = 0,04 моль
Отсюда: m(HNO3) = n(HNO3)*M(HNO3) = 0,04 моль*63 г/моль = 2,52 г
Тогда w(HNO3) = m(HNO3) / m(р-ра) = 2,52 / 20 = 0,126 или 12,6%

Answer 2

Для решения задачи необходимо рассчитать количество моля едкого кали, которое было добавлено для нейтрализации раствора, и количество моля бария, которое было отложено при добавлении раствора хлорида бария. Зная количество молей каждой из кислот, можно рассчитать их массовую процентную концентрацию в растворе.

1. Рассчитаем количество молей едкого кали, которое было использовано для нейтрализации раствора:

Молярная масса КОН = 56 г/моль

Плотность раствора едкого кали: 1,26 г/мл

Объем раствора едкого кали, который был использован для нейтрализации раствора: V(КОН) = 19,05 мл = 0,01905 л

Масса едкого кали, использованного для нейтрализации раствора: m(КОН) = V(КОН) × ρ(КОН) = 0,01905 л × 1,26 г/мл = 0,0240 г

Количество молей едкого кали: n(КОН) = m(КОН) / M(КОН) = 0,0240 г / 56 г/моль = 0,000429 моль

Так как едкий кали является щелочью, то количество молей серной кислоты (H2SO4) должно быть равно количеству молей едкого кали, а количество молей азотной кислоты (HNO3) должно быть в два раза меньше.

n(H2SO4) = n(КОН) = 0,000429 моль n(HNO3) = n(H2SO4) / 2 = 0,000214 моль

2. Рассчитаем количество молей бария, которое отложилось при добавлении раствора хлорида бария:

Молярная масса BaCl2 = 208,2 г/моль

Масса отложившегося осадка бария: m(BaSO4) = 9,32 г

Количество молей бария: n(Ba) = m(BaSO4) / M(BaSO4) = 9,32 г / (137,3 г/моль + 4 × 16,0 г/моль) = 0,0337 моль

Так как BaSO4 образуется в реакции между Ba2+ и SO42-, то количество молей серной кислоты, необходимое для образования этого количества бария, должно быть равно количеству молей SO42-.

n(SO4) = n(Ba) = 0,0337 моль

Количество молей