[22] После пропускания 5,6 л аммиака через раствор с массовой долей серной кислоты 10% получили раствор средней соли. Определите массу исходного раствора серной кислоты. В ответе запишите уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение:

1. Уравнение реакции:

Аммиак (NH₃) — основание, серная кислота (H₂SO₄) — кислота. При их реакции образуется средняя соль — сульфат аммония ((NH₄)₂SO₄).

\( 2\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \)

2. Вычисления:

а) Найдем количество вещества аммиака (NH₃):

Нормальные условия (н.у.) для газов: 1 моль газа занимает 22,4 л.

\( \nu(\text{NH}_3) = \frac{V(\text{NH}_3)}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль} \)

б) Определим количество вещества серной кислоты (H₂SO₄), вступившей в реакцию:

По уравнению реакции, на 2 моль NH₃ требуется 1 моль H₂SO₄. Следовательно, на 0,25 моль NH₃ потребуется:

\( \nu(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{\nu(\text{NH}_3)}{2} = \frac{0,25 \text{ моль}}{2} = 0,125 \text{ моль} \)

в) Рассчитаем молярную массу серной кислоты (H₂SO₄):

\( M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{S}) + 4 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = 98 \text{ г/моль} \)

г) Рассчитаем массу серной кислоты (H₂SO₄), вступившей в реакцию:

\( m(\text{H}_2\text{SO}_4) = \nu(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0,125 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 12,25 \text{ г} \)

д) Определим массу исходного раствора серной кислоты:

Массовая доля серной кислоты в растворе составляет 10% (или 0,1). Это означает, что масса кислоты составляет 0,1 от массы всего раствора.

\( m(\text{раствора H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{w(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{12,25 \text{ г}}{0,1} = 122,5 \text{ г} \)

Ответ: Масса исходного раствора серной кислоты составляет 122,5 г.