help_outlineУсловие задачи
дано и найти
избавиться от пятен на белой ткани? Пятно смачивают водой, затем посыпают порошком гидросульфита натрия, затем пипеткой наносят на него 3 %-ный раствор пероксида водорода. После этого промывают обработанное место водой с добавкой уксуса. Этот способ отбеливания основан на выделении атомарного кислорода [0]. Одновременно выделяется некоторое количество диоксида серы. Атомарный кислород и газообразный диоксид серы эффективно обесцвечивают любые пятна. Напишите уравнения реакций, приводящих к получению атомарного кислорода идиоксида серы. Рассчитайте объем (при н.у.) атомарного кислорода и диоксида серы, которые выделяются при использовании 1 мл 3 %-ного раствора Н2О2: (практический выход реакции 70%) и 0,5 г NaHSO3 (практический выход реакции 85%). Плотность раствора Н2О2, равна плотности воды
lightbulbКраткий ответ
При взаимодействии гидросульфита натрия с пероксидом водорода выделяются атомарный кислород и диоксид серы. Решение задачи включает расчет их объемов на основе уравнения реакции и данных об эффективности.
Дано:
m(NaHSO3) = 0,5 г
V(р-ра H2O2) = 1 мл
w(H2O2) = 3 % (0,03)
p(р-ра H2O2) = 1 г/мл
η1(O) = 70 % (0,7)
η2(SO2) = 85 % (0,85)
Найти:
V(O) - ?
V(SO2) - ?
Решение:
1. Запишем уравнение реакции взаимодействия гидросульфита натрия с пероксидом водорода. При их взаимодействии происходит окислительно-восстановительный процесс, в результате которого образуется сульфат натрия, диоксид серы и выделяется атомарный кислород:
\[ 2NaHSO3 + H2O2 \rightarrow Na2SO4 + SO2 \uparrow + O \uparrow + 2H2O \]
2. Рассчитаем массы и количества вещества реагентов:
Масса раствора пероксида водорода:
\[ m(р-ра H2O2) = V \cdot p = 1 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 1 \text{ г} \]
Масса чистого пероксида водорода:
\[ m(H2O2) = m(р-ра) \cdot w = 1 \text{ г} \cdot 0,03 = 0,03 \text{ г} \]
Количество вещества пероксида водорода:
\[ n(H2O2) = \frac{m}{M} = \frac{0,03 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 0,000882 \text{ моль} \]
Количество вещества гидросульфита натрия:
\[ n(NaHSO3) = \frac{m}{M} = \frac{0,5 \text{ г}}{104 \text{ г/моль}} \approx 0,004808 \text{ моль} \]
3. Определим реагент, который находится в недостатке. По уравнению реакции на 1 моль \( H2O2 \) требуется 2 моля \( NaHSO3 \).
Для \( 0,000882 \text{ моль } H2O2 \) нужно:
\[ 0,000882 \cdot 2 = 0,001764 \text{ моль } NaHSO3 \]
Так как у нас имеется \( 0,004808 \text{ моль } NaHSO3 \), то гидросульфит в избытке, а расчет ведем по пероксиду водорода.
4. Рассчитаем теоретический объем газов (при н.у.):
Согласно уравнению реакции:
\[ n_{теор}(O) = n(H2O2) = 0,000882 \text{ моль} \]
\[ n_{теор}(SO2) = n(H2O2) = 0,000882 \text{ моль} \]
Теоретический объем:
\[ V_{теор} = n \cdot Vm = 0,000882 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,019757 \text{ л} = 19,757 \text{ мл} \]
5. Рассчитаем практический объем с учетом выхода реакции:
Для атомарного кислорода:
\[ V_{практ}(O) = V_{теор} \cdot \eta1 = 19,757 \text{ мл} \cdot 0,7 \approx 13,83 \text{ мл} \]
Для диоксида серы:
\[ V_{практ}(SO2) = V_{теор} \cdot \eta2 = 19,757 \text{ мл} \cdot 0,85 \approx 16,79 \text{ мл} \]
Ответ: V(O) = 13,83 мл; V(SO2) = 16,79 мл.
