СЕРНАЯ КИСЛОТА И ОЛЕУМ
Олеум – это раствор триоксида серы SO3 в безводной серной кислоте (H2SO4 – растворитель, SO3 – растворенное вещество). При разбавлении олеума водой получается либо безводная серная кислота, либо ее раствор – в зависимости от того, сколько добавлено воды. Наоборот, при добавлении SO3 к раствору серной кислоты этот раствор может стать более концентрированным раствором, безводной серной кислотой или олеумом – опять же, в зависимости от количества добавляемого триоксида.
Задача. 111. Какая масса триоксида серы потребуется для перевода
50 г 95,5% раствора серной кислоты в безводную кислоту?
Решение.
Чтобы превратить этот раствор в безводную серную кислоту, нужно избавиться от воды. Ее в растворе будет 100% — 95,5% = 4,5%, а масса и количество вещества составят:
m (H2O) = 50 г • 4,5% = 2,25 г
n (H2O) = m : M = 2,25 : 18 = 0,125 моль
Эта вода соединится с триоксидом серы, превращаясь в серную кислоту:
0,125 0,125
SO3 + H2O → H2SO4
m (SO3) = M • n = 80 • 0,125 = 10 г.
Задача 112. В 40 г 20% раствора серной кислоты растворено 60 г триоксида серы. Какова массовая доля кислоты во вновь полученном растворе?
Решение.
Сначала определим массу серной кислоты и воды в исходном растворе:
m1 (H2SO4) = 40 г • 20% = 8 г
m (H2O) = 40 г – 8 г = 32 г ( n = 1,8 моль)
60 г добавленного SO3 – это 60 г : 80 г/моль = 0,75 моль. Следовательно, при его взаимодействии с водой в избытке окажется вода, и полученная кислота будет не безводной, а лишь концентрированной. Определим массу образующейся серной кислоты:
0,75 0,75
SO3 + H2O → H2SO4 m2 (H2SO4) = 98 • 0,75 = 73,5 г
После добавления SO3 масса серной кислоты в получающемся растворе
окажется равной 8 г + 73,5 г = 81,5 г, а масса всего раствора = 40 г + 60 г = 100 г.
Отсюда:
ώ2 (H2SO4) = 81,5 г : 100 г = 0,815 = 81,5%
Задача. 113. Сколько триоксида серы нужно растворить в 200 г 95,5% серной кислоты, чтобы получить 20%-ный олеум?
Решение.
Массовая доля воды в исходном растворе равна 100% — 95,5% = 4,5%, а масса ее составит 200 г • 4,5% = 9 г (0,5 моль). Сначала вычислим, сколько SO3 нужно для превращения исходного раствора в безводную кислоту, и какая масса кислоты при этом получится:
0,5 0,5 0,5
SO3 + H2O → H2SO4
m1 (SO3) = 80 • 0,5 = 40 г m2 (H2SO4) = 98 • 0,5 = 49 г
В исходном растворе было 200 г – 9 г = 191 г серной кислоты, и вместе с вновь образовавшейся кислотой ее оказалось 191 + 49 = 240 г, что составляет в олеуме 100% — 20% = 80%. Дальнейшие расчеты:
240 г → 80% (H2SO4)
х г → 20% (SO3) m2 (SO3) = 60 г.
Общая масса SO3, который нужно добавить к исходному раствору, составит
40 г + 60 г = 100 г.
Была ли вам полезна эта статья? Поделитесь, пожалуйста.