Какой объем водного раствора серной кислоты с массовой долей 20% (плотность 1,143г/мл) можно нейтрализовать 100 мл 0,5 н. раствора щелочи?

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать основные знания о стехиометрии и концентрации растворов.

Шаг 1: Определение массы серной кислоты

Известно, что массовая доля серной кислоты в растворе составляет 20%. Это означает, что 100 г (100%) раствора содержит 20 г (20%) серной кислоты. Так как плотность раствора 1,143 г/мл, то можно рассчитать объем раствора, содержащего 20 г серной кислоты:

Объем кислоты = масса кислоты / плотность кислоты
Объем кислоты = 20 г / 1,143 г/мл ≈ 17,47 мл

Шаг 2: Определение количества вещества щелочи

Дано, что объем раствора щелочи составляет 100 мл и его концентрация равна 0,5 н. Это означает, что в 1000 мл (1 л) раствора содержится 0,5 моль натрия гидроксида (NaOH).

Количество вещества (моль) = концентрация (н) × объем раствора (л)
Количество вещества (моль) = 0,5 н × 0,1 л = 0,05 моль

Шаг 3: Определение соотношения между серной кислотой и щелочью

Серная кислота и щелочь реагируют по следующему уравнению реакции:

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

В соответствии с уравнением, 1 моль серной кислоты реагирует с 2 молями щелочи.

Шаг 4: Определение количества раствора кислоты, требуемого для нейтрализации щелочи

Мы знаем, что 1 моль серной кислоты реагирует с 2 молями щелочи. Так как у нас есть 0,05 моль щелочи, нам понадобится половина этого количества серной кислоты для нейтрализации:

Количество раствора серной кислоты (моль) = 0,05 моль / 2 = 0,025 моль

Шаг 5: Расчет массы раствора серной кислоты

Теперь, когда мы знаем количество раствора серной кислоты в молях (0,025 моль), мы можем рассчитать его массу с помощью молярной массы серной кислоты (98 г/моль):

Масса раствора серной кислоты = количество раствора серной кислоты (моль) × молярную массу (г/моль)
Масса раствора серной кислоты = 0,025 моль × 98 г/моль = 2,45 г

Ответ: Чтобы нейтрализовать 100 мл 0,5 н. раствора щелочи, нужно добавить 2,45 г водного раствора серной кислоты с массовой долей 20%.