Смешали растворы серной кислоты массой 24~г и массовой долей кислоты равной 41\% и...

Question

Смешали растворы серной кислоты массой 24~г и массовой долей кислоты равной 41\% и гидроксида натрия массой 25~г и массовой долей щелочи 32%. Взаимодействие растворов сопровождалось выделением теплоты. Когда в результате охлаждения температура полученного раствора достигла 30 градуса, он стал насыщенным. При дальнейшем охлаждении до 20 градусов из раствора выделились кристаллы, представлявшие собой десятиводный кристаллогидрат Na2SО4*10H2O. Определите массу этих кристаллов, если растворимость сульфата натрия при 30 градусах составляет 40,8~г на 100~г воды, а при 20 градусах – 19,2~г на 100~г воды.

Answer 1

Ответ:

22,75 г

Объяснение:

В условиях данной задачи имеются излишние данные, а именно концентрации исходных растворов, но мы их используем для перепроверки насыщенности раствора при 30°.

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

Найдём количество исходных реагентов для определения избытка и недостатка:

m(H2SO4)=mp*w=24*0,41=9,8г

n(H2SO4)=m/M=9,8/98=0,1моль

m(NaOH)=mp*w=25*0,32=8г

n(NaOH)=m/M=8/40=0,2моль

Вещества реагируют в эквивалентных количествах, сульфата натрия по уравнению образуется

n(Na2SO4)=0,1моль

m(Na2SO4)=n*M=0,1*142=14,2г

Масса полученного раствора

mp3=24+25=49г

Массовая доля соли при 30°

w(Na2SO4)=m(Na2SO4)/mp3=14,2/49=0,29 (29%)

Массовая доля в насыщенном при 30° растворе

w(насыщ. 30)=s/(s+m(H2O)=40,8/(40,8+100)=0,29 - наш раствор действительно является насыщенным при 30°С

Массовая доля в насыщенном при 20°С растворе

w(насыщ. 20)=19,9/(19,9+100)=0,16 (16%)

Массовая доля соли в кристаллогидрате

w'(Na2SO4)=M(Na2SO4)/M(Na2SO4*10H2O)=142/322=0,44 (44%)

Далее можно применить несколько путей решения, самый простой - метод креста: если взять раствор, насыщенный при 20° и смешать с кристаллогидратом и нагреть - мы получим насыщенный раствор при 30° массой 49 г, определим массу кристаллогидрата

16%         15м.ч.

     \      /

      29%

      /      \

44%        13м.ч.

1м.ч.=49/(15+13)=1,75г

m(Na2SO4*10H2O)=1,75*13=22,75г