24. Определите массу (г) гидроксид иона в растворе, образовавшемся при смешивании растворов серной кислоты (0,1 моль/л) и гидроксида калия (0,3 М) объемом 1 л каждый.

Решение:

При смешивании серной кислоты \( H_2SO_4 \) и гидроксида калия \( KOH \) происходит реакция нейтрализации:

\[ H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O \]

Найдем количество вещества \( H_2SO_4 \) и \( KOH \) в 1 л каждого раствора:

\( n(H_2SO_4) = C \cdot V = 0,1 \text{ моль/л} \cdot 1 \text{ л} = 0,1 \text{ моль} \)

\( n(KOH) = C \cdot V = 0,3 \text{ моль/л} \cdot 1 \text{ л} = 0,3 \text{ моль} \)

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль \( H_2SO_4 \) требуется 2 моль \( KOH \). Следовательно, для 0,1 моль \( H_2SO_4 \) потребуется \( 0,1 \text{ моль} \cdot 2 = 0,2 \text{ моль} \) \( KOH \).

Так как \( 0,3 \text{ моль} > 0,2 \text{ моль} \), \( KOH \) находится в избытке, а \( H_2SO_4 \) — в недостатке. Реакция идет до конца по \( H_2SO_4 \).

Количество вещества \( KOH \), вступившего в реакцию: \( n(KOH)_{реакц.} = 2 \cdot n(H_2SO_4) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль} \).

Количество вещества \( OH^- \) в растворе равно количеству вещества \( KOH \), вступившего в реакцию, если предположить, что \( H_2SO_4 \) полностью прореагировал и выделил все свои \( H^+ \), а \( KOH \) — все свои \( OH^- \). Однако, в условии задачи спрашивается масса гидроксид-иона, который является частью молекулы \( KOH \).

В избытке останется \( KOH \): \( n(KOH)_{ост.} = n(KOH)_{исх.} - n(KOH)_{реакц.} = 0,3 \text{ моль} - 0,2 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль} \). Этот избыток \( KOH \) диссоциирует с образованием ионов \( K^+ \) и \( OH^- \).

Таким образом, количество гидроксид-ионов \( OH^- \) будет соответствовать количеству избыточного \( KOH \).

Молярная масса \( OH^- \) (или \( KOH \) в данном контексте): \( M(OH^-) \approx 16,00 + 1,01 = 17,01 \text{ г/моль} \).

Масса гидроксид-иона: \( m(OH^-) = n(OH^-) \cdot M(OH^-) = 0,1 \text{ моль} \cdot 17,01 \text{ г/моль} \approx 1,7 \text{ г} \).

Ответ: 1,7 г.