Question

100 баллов за задание Смесь оксида серы 4 и азота объемом 4,48 дм3 (н.у.) пропустили через раствор с массовой долей гидроксида калия 11,2% имеющий массу 100 г, причём 1,12 дм3 газа (н.у.) не поглотилось раствором. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.

Answer 1

Объем в 1.12 дм³ газа это, конечно же, оставшийся азот, который с гидроксидом калия не взаимодействует. Значит оксида серы в смеси было 4.48 - 1.12 = 3.36 дм³ (или литра)
Считаем массу гидроксида калия в растворе
m(KOH) = w * m(раствора) = 0.112 * 100 = 11.2 г
В зависимости от соотношения оксида серы и гидроксида калия, реакции между ними могут быть следущие
SO₂ + KOH = KHSO₃ (реакция #1)
SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O (реакция #2)
Чтобы понять какая реакция будет происходить, считаем количества веществ оксида и щелочи
n(SO₂) = V(SO₂) / Vm = 3.36 / 22.4 = 0.15 моль
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 11.2 / 56 = 0.2 моль
Как видим для второй реакции у нас не хватает щелочи, значит расчеты ведем по реакции #1
По уравнению реакции #1 n всех веществ одинаковы и равны 0.15 моль (расчет по SO₂)
Если в реакцию вступило 0.15 моль КОН, значит 0.05 моль еще осталось, а раз так, то эта щелочь будет взаимодействовать с кислой солью
KHSO₃ + KOH = K₂SO₃ + H₂O
Если в реакцию вступило 0.05 моль гидроксида калия, то потратилось 0.05 моль гидросульфита калия (а значит в растворе его осталось 0.15 - 0.05 = 0.1 моль), и образовалось 0.05 моль сульфита калия
Посчитаем еще массу оксида серы который вступил в реакцию
m(SO₂) = n(SO₂) * M(SO₂) = 0.15 * 64 = 9.6 г
Значит масса конечного раствора равна 100 + 9.6 = 109.6 г
Считаем массовые доли солей в конечном растворе
w(KHSO₃) = n(KHSO₃) * M(KHSO₃) / m(раствора) = 0.1 * 120 / 109.6 = 0.1095 или 10.95%
w(K₂SO₃) = n(K₂SO₃) * M(K₂SO₃) / m(раствора) = 0.05 * 158 / 109.6 = 0.072 или 7.2%

Answer 2

Давайте разберемся с данными и решим задачу шаг за шагом.

Дано:

• Объем смеси оксида серы 4 и азота: 4,48 дм³ (н.у.)
• Массовая доля гидроксида калия в растворе: 11,2%
• Масса гидроксида калия: 100 г
• Объем газа (н.у.), который не поглотился раствором: 1,12 дм³

Начнем с расчета количества газа, который поглотился раствором:

Объем газа, который поглотился раствором = Объем смеси оксида серы и азота - Объем газа, который не поглотился раствором Объем газа, который поглотился раствором = 4,48 дм³ - 1,12 дм³ = 3,36 дм³ (н.у.)

Далее, воспользуемся законом Генри:

Масса растворенного газа = Константа Генри × Давление газа × Растворимость газа

Здесь:

• Константа Генри - постоянная для данного газа и раствора (в г/моль*атм), которую нужно найти.
• Давление газа - давление воздуха в нормальных условиях (н.у.) = 1 атм.
• Растворимость газа - массовая доля газа в растворе, которую нужно найти.

Переформулируем формулу для нахождения растворимости газа:

Растворимость газа = Масса растворенного газа / (Константа Генри × Давление газа)

Теперь нам нужно выразить массу растворенного газа.

Масса растворенного газа = Масса газа, который поглотился раствором - Масса газа в начальной смеси Масса растворенного газа = Масса газа, который поглотился раствором - Масса газа, который не поглотился раствором

Масса газа, который поглотился раствором = общая масса газа в начальной смеси - масса газа, который не поглотился раствором Масса газа, который поглотился раствором = Масса газа в начальной смеси - Масса газа, который не поглотился раствором Масса газа, который поглотился раствором = (Объем газа, который поглотился раствором / Объем смеси оксида серы и азота) × Масса газа в начальной смеси Масса газа, который поглотился раствором = (3,36 дм³ / 4,48 дм³) × масса газа в начальной смеси

Масса газа, который поглотился раствором = (3,36 / 4,48) × масса газа в начальной смеси

Теперь, чтобы найти массовую долю газа в растворе:

Растворимость газа = Масса газа, который поглотился раствором / (Константа Генри × Давление газа)

Подставляем значение массы растворенного газа и растворимости газа в уравнение:

11,2% = (3,36 / 4,48) × масса газа в начальной смеси / (Константа Генри × 1 атм)

Теперь находим Константу Генри:

Константа Генри = (3,36 / 4,48) × масса газа в начальной смеси / (11,2% × 1 атм)

После нахождения Константы Генри, мы сможем найти массовую долю газа в растворе.

Я не располагаю информацией о массе газа в начальной смеси, поэтому не могу окончательно решить задачу. Но вы можете продолжить решение, зная массу газа в начальной смеси и воспользовавшись формулами, представленными выше.