Вопрос школьника
В каких массовых соотношениях следует смешать 10%-ные растворы гидроксида натрия и серной кислоты для получения нейтрального раствора сульфата натрия? Чему равна массовая доля соли в таком растворе?
Ответ от учителя
Для получения нейтрального раствора сульфата натрия необходимо смешать гидроксид натрия и серную кислоту в соотношении 1:1. Это связано с тем, что гидроксид натрия является щелочью, а серная кислота — кислотой, и при их смешивании происходит нейтрализация.
Массовые соотношения можно рассчитать по формуле:
m(NaOH) = V(NaOH) * C(NaOH) * M(NaOH)
m(H2SO4) = V(H2SO4) * C(H2SO4) * M(H2SO4)
где m — масса вещества, V — объем раствора, C — концентрация раствора, M — молярная масса вещества.
Предположим, что у нас есть 100 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и 100 мл 10%-ного раствора серной кислоты. Тогда:
m(NaOH) = 0.1 л * 0.1 моль/л * 40 г/моль = 0.4 г
m(H2SO4) = 0.1 л * 0.1 моль/л * 98 г/моль = 0.98 г
Таким образом, для получения нейтрального раствора сульфата натрия необходимо смешать 0.4 г гидроксида натрия и 0.98 г серной кислоты.
Массовая доля сульфата натрия в таком растворе будет равна:
m(Na2SO4) / (m(Na2SO4) + m(H2O))
где m(Na2SO4) — масса сульфата натрия, m(H2O) — масса воды.
Масса сульфата натрия, полученного при нейтрализации 0.4 г гидроксида натрия и 0.98 г серной кислоты, можно рассчитать по уравнению реакции:
NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + 2H2O
Молярная масса Na2SO4 = 142 г/моль, следовательно:
m(Na2SO4) = (0.4 г * 1 моль/40 г) = (0.98 г * 1 моль/98 г) = 0.01 моль
Масса воды, содержащейся в растворе, можно рассчитать по формуле:
m(H2O) = V * p
где p — плотность воды (1 г/мл).
Предположим, что объем раствора составляет 200 мл, тогда:
m(H2O) = 0.2 л * 1 г/мл = 0.2 г
Таким образом, массовая доля сульфата натрия в растворе будет равна:
m(Na2SO4) / (m(Na2SO4) + m(H2O)) = 0.01 моль * 142 г/моль / (0.01 моль * 142 г/моль + 0.2 г) ≈ 4.2%
