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 Н24: Vр-ра(Н24) = 200 мл;
массовая доля Н24 в исходном р-ре:  (Н24)в исх. р-ре = 12% ;
плотность исходного р-ра Н24: р (Н24)р-ра = 1,05 г/мл.
Найти: массовую долюкак вычислить массовую долюMgSО4 в конечном растворе.
Решение:
В условии описана единственная химическая реакция магния с разбавленной серной кислотой1:

Мg + Н24(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:

как вычислить массовую долю

1. Определим количество вещества магния:

как вычислить массовую долю

 

2. Определим массу раствора Н24:

mр-ра24) = Vр-ра(Н24) . рр-ра24) = 200 . 1,05 = 210 г.

3.Определим массу серной кислоты в 210 г раствора:

как вычислить массовую долю

4. Определим количество вещества Н24 в исходном растворе:

как вычислить массовую долю

5. Определяем, какое вещество взято в недостатке.
Выберем за основу магний и определим по уравнению реакции количество Н24 которое необходимо для расходования 0,2 моль Мg.

как вычислить массовую долю

Составляем пропорцию:
на 0,2 моль Мg должно расходоваться х моль Н24 (по условию)
на 1 моль Мg полностью расходуется 1 моль Н24 (по уравнению)
как вычислить массовую долю – Н24 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.

как вычислить массовую долю

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)

как вычислить массовую долю

 

7. Определяем общую массу конечного раствора:

m исх. р-ра = m(Mg) + m исх. р-ра24) – m(Н2) = 4,8 + 210 – 0,4 = 214,4 г.

8. Определяем массовую долю МgSО4 в конечном растворе:

как вычислить массовую долю

Ответ: m(МgSО4)в кон.р-ре = 11,2%.


 Комментарии:
1 Следует учитывать, что между магнием и концентрированной серной кислотой пойдет другая реакция, в которой окислителем будет сера из сульфатного иона: 4Мg + 5Н24 = 4МgSО4 + Н2S↑ + 4Н2О.