Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодня я решу еще одну задачу с комплексным химизмом: в цикл реакций вступает олеум, на выходе - получается смесь средней и кислой соли. Задача может быть отнесена к сложным. Ее решение основано на введении двух переменных, составлении и решении системы линейных уравнений с этими переменными. Скорее всего таких задач на ЕГЭ не будет. Но она хороша в плане отработки навыков алгебраического решения химических задач, а именно: какие величины представить в виде переменных, на основании чего составлять уравнения системы, как решать саму систему. Ключевыми здесь являются ответы на первые два вопроса.
Итак, какие величины представить в виде переменных ? Это должны быть количества молей тех веществ , которые наиболее близки к тому, что нужно найти в итоге, или в наибольшей степени связаны с еще неиспользованными численными величинами. В данной задаче, поскольку необходимо найти объем аммиака, я ввела переменные х и у - количества молей аммиака, израсходованные на образование, соответственно, кислой и средней солей. Затем через эти переменные выразила количества веществ всех реагентов.
Второй важный вопрос: на основании чего составлять уравнения системы? Уравнений должно быть 2. Они основаны как на уже полученной информации (в данном случае это - количество серной кислоты в растворе, полученном из олеума), так и на еще неиспользованных данных (массовая доля средней соли).
Третий вопрос: как решать систему? Так, как Вас учили на уроках математики.
А теперь - сама задача:
Решение
1. 79,7 г 20,08% олеума разбавили водой до 25% - ной концентрации серной кислоты...
а)SO3+H2O=H2SO4
H2SO4+H2O ≠
б) nSO3=79,7*0,2008/80=0,2моль
n(H2SO4 из SO3)= nSO3 =0,2моль
n(H2SO4 растворитель)=79,7*(1-0,2008)/98=0,65 моль
n(H2SO4сумм)=0,2+0,65=0,85 моль
m (H2SO4сумм) =0,85*98=83,3 г
в)m раствора H2SO4 =83,3/0,25=333,2 г
Т.о. состав раствора: n(H2SO4сумм)= 0,85 моль, m раствора H2SO4 =333,2 г
2. Через полученный раствор пропустили аммиак...
Уравнения потенциально возможных реакций:
NH3+H2SO4=NH4HSO4 (1)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 (2)
3. Определить объем аммиака, если известно, что массовая доля средней соли в итоговом растворе равна 13,07%.
а)так как численной информации недостаточно, вводим переменные.
пусть n1 ( NH3), вступившего в первую реакцию,=x моль ,
тогда n1 H2SO4 =х, n NH4HSO4 =x
б) пусть n2 ( NH3), вступившего во вторую реакцию,=у моль ,
n2 ( H2SO4 ) =0,5 у ,
n(NH4)2SO4 = 0,5 у
в) выразим массу итогового раствора:
m итог рра= m раствора H2SO4 +m NH3=333,2+17 (x+у)
г) n1 H2SO4 + n2 ( H2SO4 ) = n(H2SO4сумм), т.е
х+0,5у=0,85
г)m (NH4)2SO4 =0,1307* m итог рра =0,1307* (333,2+17 (x+у))
m (NH4)2SO4 = n(NH4)2SO4 *М( (NH4)2SO4 )=0,5у*132=66у
0,1307* (333,2+17 (x+у)) =66у
д) составим систему:
х+0,5у =0,85
0,1307* (333,2+17 (x+у)) =66у ,
откуда х=0,5 моль, у=0,7 моль
е)n cумм NH3=x+y=1,2моль,
V(NH3)=1,2*22,4=26,88л
Всего доброго!
