5 часов до сдачи В химический стакан диаметром `12` см поместили раствор серной кислоты с массовой долей кислоты `3,8%` и плотностью `1,0316` г/мл. Сверху налили толстый слой масла, содержащего остатки только олеиновой кислоты. Через `8` часов в водном слое образовалось `0,368` г глицерина.
Определите массу олеиновой кислоты, образующейся при выдерживании слоя такого же масла при той же температуре в стакане с диаметром `16` см в контакте с раствором серной кислоты с массовой долей кислоты `37,5%` и плотностью `1,307` г/мл в течение `15` часов, учитывая, что скорость данной гетерогенной реакции прямо пропорциональна концентрации ионов водорода в водном слое. Изменением объёма водного слоя пренебречь.

Для начала найдем массу раствора в стакане диаметром 12 см:

V = (π/4) * d^2 * h = (3.14/4) * 12^2 * 8 = 2419,52 мл = 2,421 кг

Масса кислоты в растворе:

m(H2SO4) = 0.038 * 2.421 = 0.092 массовых единиц

Молярная масса H2SO4:

M(H2SO4) = 2 * 1.008 + 32.066 + 4 * 15.999 = 98 г/моль

Мольная концентрация H2SO4:

С(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 0.092 / 98 = 0.00094 моль/л

Плотность масла, указанная в задаче, не имеет значения для её решения, поэтому не будем использовать данную величину.

Найдём концентрацию ионов H+ в растворе серной кислоты при заданных условиях:

Н2SO4 → 2Н+ + SO42-

В растворе серной кислоты с массовой долей кислоты 37,5%:

m(H2SO4) = 0.375 * 2.421 = 0.911 массовых единиц

С(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 0.911 / 98 = 0.0093 моль/л

Концентрация ионов H+ равна концентрации H2SO4, умноженной на 2:

С(H+) = 2 * С(H2SO4) = 0.0186 моль/л

Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна концентрации ионов водорода в водном слое, поэтому соотношение между скоростями в двух экспериментах можно записать как:

V1 / V2 = С1 / С2 = С(H+)1 / С(H+)2

Найдем объем водного слоя в стакане диаметром 16 см:

V = (π/4) * d^2 * h = (3.14/4) * 16^2 * 8 = 4021,23 мл = 4,021 кг

Масса кислоты в растворе:

m(H2SO4) = 0.375 * 4.021 = 1.507 массовых единиц

С(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 1.507 / 98 = 0.0154 моль/л

Тогда концентрация ионов H+ в растворе:

С(H+) = 2 * С(H2SO4) = 0.0308 моль/л

Скорость гетерогенной реакции в стакане диаметром 16 см:

V2 = V1 * С(H+)2 / С(H+)1 = 0.368 * (0.0308 / 0.0186) = 0.610 г

Массовая доля олеиновой кислоты в масле не указана, поэтому решение этой задачи далее невозможно