При нагревании образца гидросульфита натрия часть вещества разложилась. При этом выделилось 448 мл (н. у.) сернистого газа и образовалось 5,64 г твёрдого безводного остатка. Остаток добавили к 0,855 %-ному раствору гидроксида бария. При этом в полученном растворе не осталось ни ионов бария, ни сульфит-анионов. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Уравнения реакций:
$2NaHSO_3 = Na_2SO_3 + H_2O + SO_2↑$ (1)
$Na_2SO_3 + Ba(OH)_2 = BaSO_3↓ + 2NaOH$ (2)
$NaHSO_3 + Ba(OH)_2 = BaSO_3↓ + NaOH + H_2O$ (3)
Формула для вычисления массовой доли KOH:
ω(NaOH) = $m(NaOH)_{(по (2) + (3))}$ / ($m(смесь)_{после нагрева} + m_{р-ра}(Ba(OH)_2) – m(BaSO_3)$)
2) $n(SO_2)_{(1)}$ = 0.448 / 22.4 = 0.02 моль
3) По уравнению (1):
$n(Na_2SO_3) = n(SO_2)$ = 0.02 моль
$M(Na_2SO_3)$ = 138 г/моль, $m(Na_2SO_3)$ = 0.02 · 126 = 2.52 г
4) Находим количество непрореагировавшего $NaHSO_3$:
$m(NaHSO_3)_{не прореаг.}$ = 5.64 – 2.52 = 3,12 г
$M(NaHSO_3)$ = 104 г/моль, $n(NaHSO_3)$ = 3.12 / 104 = 0.03 моль
5) По уравнениям (2) и (3):
$n(Ba(OH)_2)_{(2)} = n(Na_2SO_3)$ = 0.02 моль
$n(Ba(OH)_2)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль
$n(Ba(OH)_2)_{общее}$ = 0.02 + 0.03 = 0.05 моль
$M(Ba(OH)_2)$ = 171 г/моль; $m(Ba(OH)_2)_{общая}$ = 0.05 · 171 = 8.55 г
$m_{р-ра}(Ba(OH)_2)$ = 8.55 / 0.00855 = 1000 г
6) По уравнениям (2) и (3):
$n(BaSO_3)_{(2)} = n(Na_2SO_3)$ = 0.02 моль
$n(BaSO_3)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль
$n(BaSO_3)_{общее}$ = 0.02 + 0.03 = 0.05 моль
$M(BaSO_3)$ = 217 г/моль; $m(BaSO_3)$ = 0.05 · 217 = 10.85 г
7) По уравнениям (2) и (3):
$n(NaOH)_{(2)} = 2n(Na_2SO_3)$ = 2 ∙ 0.02 = 0.04 моль
$n(NaOH)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль
$n(NaOH)_{общее}$ = 0.04 + 0.03 = 0.07 моль
M(NaOH) = 40 г/моль, m(NaOH) = 0.07 · 40 = 2.8 г
8) $m_{р-ра}(NaOH)$ = 5.64 + 1000 – 10.85 = 994.79 г
9) ω(NaOH) = 2.8 / 994.79 ≈ 0.0028. или 0.28 %