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%