Răspuns:
pct. a) Reacția dintre SO₃ din oleum și H₂O din soluția de H₂SO₄ de C% = 70,5% este:
SO₃ + H₂O = H₂SO₄
pct b. și pct. c. Masele de oleum și masa de soluție finală de H₂SO₄ de 98%
Când avem acest gen de probleme la prepararea unei soluții de H₂SO₄ de o concentrație dată în H₂SO₄ prin amestecare unei soluții de H₂SO₄ de o concentrație mai mică în H₂SO₄ și din oleum cu 20% SO₃,(restul de 80% este H₂SO₄ pur) calculele de masa dizolvată finală și masa de soluție finală se fac, în funcție de H₂SO₄. Oleumul este o soluție de SO₃ dizolvat în H₂SO₄ pur.
Rezultă, că trebuie să exprimăm la oleum, concentrația în H₂SO₄, care este o sumă dintre: H₂SO₄ format din reacția SO₃ cu H₂O și H₂SO₄ existent în oleum cu 20% SO₃.
Rezolvare:
Notăm cu:
- masa oleum cu 20% SO₃ = X, kg
- concentrația oleum în: SO₃=20% și în H₂SO₄=100%-20%SO₃=80%
- masa dizolvată de SO₃ în oleum: X.20/100=0,2 X
- masa dizolvată de H₂SO₄ în oleum = X.80/100=0,8 X
- masa de soluție de H₂SO₄ de concentrație procentuală de 70,5% folosită la amestecare cu oleum =20Kg
- masa dizolvată de H₂SO₄ în 20 kg soluție de 70,5% =
20 kg .70,5/100=14,1 kg de H₂SO₄
- Masa moleculară H₂SO₄ = M H₂SO₄ =2.A H + AS + 4.AO=98 kg/kmol
- Masa moleculară SO₃= A S + 3 A O = 8- kg/kmol
- masa de H₂SO₄ format de 0,2 X, kg de SO₃= ? = X* necunoscută
- masa finală de H₂SO₄ = Y kg= necunoscuta
- concentrația finală în H₂SO₄ = C%= 98%
- masa dizolvată finală de H₂SO₄= 0,98.Y
- Concentrația procentuală, C% = md.100/ms
Ce vom calcula, pentru rezolvarea problemei?
Din datele de mai sus, rezultă 2 ecuații cu 2 necunoscute X și Y, pe care le vom calcula.
Ecuația 1: masa finală (Y) de soluție = masa de oleum (X) + masa de H₂SO₄de 70,5%(20 kg)
Ecuația 2:masa dizolvată finală de H₂SO₄= masa dizolvată de H₂SO₄ din oleum + masa dizolvată de H₂SO₄ în soluția de H₂SO₄de 70,5%
⇒sistemul:
X+ 20 = Y
m H₂SO₄ din oleum + 14,1 = 0,98 Y
unde masa de H₂SO₄ din oleum se va calcula.
Etape de calcul
a) exprimăm concentrația oleumului cu 20% SO₃ în H₂SO₄ astfel:
m de H₂SO₄ total din acest oleum= m H₂SO₄ existent (ce corespunde la 80%) + m H₂SO₄ format de SO₃, în reacția cu apa din soluția de H₂SO₄ de 70,5%.
a1) m H₂SO₄ format de 0,2 X kg de SO₃ se calculează stoechiometric, astfel:
0,2X,kg.................................X*
SO₃ + H₂O = H₂SO₄
80kg/kmol....................98 kg/kmol
X* = 0,2X kg .98/80=0,245 kg H₂SO₄ format
a2) m H₂SO₄ total/ oleum= 0,245 X kg H₂SO₄ format + 0,8 X kg H₂SO₄ existent = = 1,045 X
a3) Introducem m H₂SO₄ total/ oleum în sistemul de ecuații și obținem:
X+20=Y ⇒ X-Y =-20
1,045 X + 14,1 = 0,98Y 1,045 X -0,98 Y = -14,1
a4) Rezolvăm sistemul, adică aflăm valorile numerice la X și Y:
X-Y = -20 / . -0,98
1,045 X -0,98 Y = -14,1
⇒(1,045-0,98)X = +19,6-14,1
X= 5,5 / 0,065 = 84,61538 rotunjit la 84,615 Kg
Rezultă că masa oleum notată cu X este 84,615 kg
Y = X+20
Y= 84,615+20 = 104, 615 kg
Rezultă că masa finală de soluție de H₂SO₄ de 98% obținută, notată cu Y este 104,615 kg
R: a) ecuația chimică dintre SO₃ și H₂O; b) 84,615 kg oleum cu 20% SO₃; c) 104,615 kg
Verificați calculele, vă rog!
V-am scris multe informații, pentru înțelegerea algoritmului de rezolvare.
D-voastră sintetizați !
Explicație:
