Question

10 g soluție H2SO4 de concentrație 98 % se tratează la cald cu
cantitatea stoechiometric necesară de sare gemă ce conține 10 %
impurități.
a) Ce concentrație în HCl are soluția obţinută?
b) Ce masă de sare gemă s-a folosit?

DAU COROANA !
​

Answer 1

O propunere de rezolvare

Avem o problemă bazată pe calcul stoechiometric (reacția chimică) și calcul de concentrație procentuală, respectiv de puritate. Masa dizolvată de H₂SO₄ în 10 g soluție de 98% se pune pe ecuația reacției cu NaCl (din sarea gemă) și se calculează masele de NaCl, de Na₂SO₄ și HCl. Se lucrează cu substanțe pure și transformarea reactanților în produși de reacție este totală.

Am înțeles, că pentru a afla concentrația HCl în soluția rezultată (obținută, după reacție), trebuie să țin cont la calcularea masei soluției de prezența sulfatului de sodiu, solubil în apa adusă de soluția de H₂SO₄. Consider impuritățile din sarea gemă insolubile, și nu le adun la masa soluției rezultate. Țin cont de definiția soluției: un amestec omogen de două sau mai multe substanțe, obținute prin dizolvare. Fiindcă, se spune despre sarea gemă, că aduce o cantitate stoechiometrică de NaCl în reacție, este o cantitate care se consumă total.

Datele problemei sunt

Reactanți (intră în reacție)        .....................Produși de reacție(rezultați)

soluție de acid sulfuric + sare gema   =     sulfat          +  acid clorhidric

↓                                             ↓                            ↓                        ↓

C% = 98% H₂SO₄               NaCl și                     Na₂SO₄               HCl

ms1=10g                        /      10% impurități    /                             /

md H₂SO₄=10.98/100   /        masa=X ?       /    masa=Y=?        /   masa=Z=? (g)

m apă=?                        /    se consumă total/

                                  Dacă considerăm că HCl nu se degajă total, el se absoarbe în apa adusă de soluția de acid sulfuric, atunci avem datele:

masa soluției rezultate=ms2=msf=mHCl+mapă/sol.H₂SO₄+mNa₂SO₄ (g)

                  impuritățile sunt insolubile!

Calcule:

1) masa dizolvată(md) de H₂SO₄ din 10 g soluție(ms1) de 98% (C%)=?

Calculăm cu ajutorul relației matematice pentru C%, masa dizolvată de H₂SO₄, prin introducerea datelor și rezolvare:

C% = md.100/ms; C%=98%; ms=ms1=10 g

98%=md.100%/10g;

md=98.10g/100=9,8 g de H₂SO₄ dizolvat.

2) Calcularea necunoscutelor X,Y, Z. Se aplică calcul stoechiometric pe ecuația reacției chimice. Pe reacția chimică egalată vom pune:

sus:  md de H₂SO₄la H₂SO₄; X la NaCl; Y la Na₂SO₄; Z la HCl

jos: sub formulele chimice ale substanțelor de mai sus vom pune masele molare, înmulțite cu numerele de moli (date de coeficienții chimici).

Trebuie să calculăm masele lor molare.

2.1 Calculăm masele molare la substanțele din reacție.

A H=1; A Cl=35,5 (rotunjit), A Na=23, A S=32, A O=16 --mase atomice luate din tabelul maselor atomice

M H₂SO₄=2.A H+AS+4.AO=2.1+32+4.16=2+32+64=98 g/mol

M NaCl=A Na+A Cl=23+35,5=58.5 g/mol

M Na₂SO₄ = 2.A Na+A S +4A O =2.23+32+4.16=46+32+64=142 g/mol

M HCl=A H+A Cl= 1+35,5=36,5 g/mol

2.2 Aplicăm calcul stoechiometric cu datele:9,8 g de H₂SO₄, X,Y,Z și masele molare respective:

9,8 g ..... .......X........................Y..................Z

(0,1 moli)

H₂SO₄  +    2NaCl    =      Na₂SO₄  + 2HCl↑                      la cald

1mol.............2mol.................1mol..........2mol

98 g/mol.....2.58,5g/mol.....142g/mol.....2.36,5 g/mol

Rezolvăm proporția cu X, Y, Z:

X=9,8g.2.58,5 g/mol/98g/mol=11,7 g de NaCl

Y=9,8 g.148g/mol/98 g/mol=14,2 g de Na₂SO₄

Z= 9,8 g.2.36,5 g/mol/98 g/mol=7,3 g de HCl

3) Concentrația procentuală a HCl în soluția obținută (rezultată, ms2)=?

Se pleacă de la relația matematică a lui C%:

C% HCl= md HCl.100/ms de HCl(=masa soluției rezultate)

Unde:

md HCl= masa de HCl produsă de 9,8 g de H₂SO₄, adus de 10 g soluție de 98% ;  

md HCl=7,3 g de HCl

ms= masa soluției rezultate=ms2(g)

ms2= mapă(din soluția1 de acid sulfuric)+mNa₂SO₄ + mHCl / (g)

mapă din 10 g soluție H₂SO₄=ms1-mdH₂SO₄=10-9,8=0,2 g de apă

Rezultă:

ms2=0,2 g+14,2 g + 7,3 =21,7 g

Rezultă C% HCl:

C% HCl= 7,3 g.100%/21,7 g =33,64 %

4) Masa de sare gemă cu 10% impurități, restul este NaCl=?

Procentul de NaCl din această sare=100% sare-10% impurități=90%NaCl

Aplicăm regula de trei simplă, cu 100% de sare, 90%NaCl și 11,7  g de NaCl (reacție):

dacă 90 % NaCl....................se află în...............100% sare gemă

atunci 11,7 g de NaCl.................sunt în.................m sare

m sare =11,7g.100%/90%=13 g de sare

R: 33,64%, 13 g sare