2023-09-11
К какому объему 10,0%-ного раствора серной кислоты (пл. 1,07 г/мл) добавили 5,00 г гидрида калия, если выяснилось, что по окончании реакции молярные концентрации соли и щелочи сравнялись?
Решение:
В растворе протекают реакции:
$2KH + H_{2}SO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + 2H_{2} \uparrow$
$KH + H_{2}O \rightarrow KOH + H_{2} \uparrow$
$2KOH + H_{2}SO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O$
В полученном растворе останутся, кроме воды, сульфат калия и гидроксид калия. Равенство молярных концентраций веществ в растворе означает равенство количеств веществ. Примем, что $\nu (KOH) = \nu (K_{2}SO_{4}) = x$.
Вычислим количество вещества гидрида калия по формуле
$\nu (KH) = \frac{m(KH)}{M(KH)}; \nu (KH) = \frac{5}{40}=0,125 моль$.
Отметим, что $\nu (K) = \nu (KH) = 0,125 моль$.
Выразим через $x$ количества вещества ионов калия в обоих соединениях, оставшихся в растворе:
$\nu (K \: в \: KOH) = x; \nu (K \: в \: K_{2}SO_{4}) = 2x$.
Теперь составим уравнение:
$3x = 0,125$, откуда $x = 0,04167 моль$.
В соответствии со стехиометрическими соотношениями протекающих реакций
$\nu (H_{2}SO_{4}) = \nu (K_{2}SO_{4}) = 0,04167 моль$.
Объем раствора серной кислоты найдем по формуле
$V(H_{2}SO_{4}, \: р-р) = \frac{M(H_{2}SO_{4}) \nu (H_{2}SO_{4})}{ \omega (H_{2}SO_{4}) \rho (p-p)}$;
$V(H_{2}SO_{4}, \: р-р) = \frac{98 \cdot 0,04167}{0,1 \cdot 1,07} = 38,2 мл$.