Вычисление массовой доли сульфата магния

 

 

 

Задача 3.1.
Магний массой 4,8 г растворили в 200 мл 12%-ного раствора серной кислоты (р = 1,05 г/мл). Вычислите массовую долю сульфата магния в конечном растворе.
Дано:
масса магния: m(Мg) = 4,8 г;
объем исходного раствора Н₂SО₄: Vр-ра(Н₂SО₄) = 200 мл;
массовая доля Н₂SО₄ в исходном р-ре:  (Н₂SО₄)_{в исх. р-ре} = 12% ;
плотность исходного р-ра Н₂SО₄: р (Н₂SО₄)р-ра = 1,05 г/мл.
Найти: массовую долюMgSО4 в конечном растворе.
Решение:
В условии описана единственная химическая реакция магния с разбавленной серной кислотой¹:

Мg + Н₂SО₄(разб.) = МgSО₄ + Н₂

Мы имеем данные о количествах двух исходных веществ, связанных одной химической реакцией. Это однозначно указывает на необходимость определения избытка - недостатка.

Алгоритм решения можно отразить следующим образом:

1. Определим количество вещества магния:

2. Определим массу раствора Н₂SО₄:

m_р-ра(Н₂SО₄) = V_р-ра(Н₂SО₄) ^. р_р-ра(Н₂SО₄) = 200 ^. 1,05 = 210 г.

3.Определим массу серной кислоты в 210 г раствора:

4. Определим количество вещества Н₂SО₄ в исходном растворе:

5. Определяем, какое вещество взято в недостатке.
Выберем за основу магний и определим по уравнению реакции количество Н₂SО₄ которое необходимо для расходования 0,2 моль Мg.

Составляем пропорцию:
на 0,2 моль Мg должно расходоваться х моль Н₂SО₄ (по условию)
на 1 моль Мg полностью расходуется 1 моль Н₂SО₄ (по уравнению)
 – Н₂SО₄ необходимо для полного растворения всего магния.

n(Н2SО4) необходимо	n(Н2SО4) дано по условию
0,2моль < 0,26 моль

Серная кислота находится в избытке и расходуется не вся в процессе реакции. Поэтому дальнейшие расчеты по уравнению реакции будем проводить, используя данные по Мg, так как он в недостатке.

6. По значению количества вещества магния определяем массы образовавшейся соли МgSО₄ и водорода.

Составляем пропорцию:

на 0,2 моль Мg должно расходоваться х моль MgSО₄ (по условию)
на 1 моль Мg полностью расходуется 1 моль MgSО₄ (по уравнению)

7. Определяем общую массу конечного раствора:

m _{исх. р-ра} = m(Mg) + m _{исх. р-ра} (Н₂SО₄) – m(Н₂) = 4,8 + 210 – 0,4 = 214,4 г.

8. Определяем массовую долю МgSО₄ в конечном растворе:

Ответ: m(МgSО₄)_{в кон.р-ре} = 11,2%.

---

 Комментарии:
¹Следует учитывать, что между магнием и концентрированной серной кислотой пойдет другая реакция, в которой окислителем будет сера из сульфатного иона:
4Мg + 5Н₂SО₄ = 4МgSО₄ + Н₂S↑ + 4Н₂О.

---