5. При обработке 15 г технической поваренной соли концентрированной серной кислотой выделилось 5,6 л газа (н. у.). Рассчитайте массовую долю (в процентах) примесей в поваренной соли.

Краткая запись:

• Масса технической поваренной соли: 15 г
• Объем выделившегося газа (SO₂): 5,6 л (н.у.)
• Найти: Массовая доля примесей (%) — ?

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Рассчитываем количество вещества (моль) выделившегося газа (SO₂). Молярный объем газов при нормальных условиях (н.у.) равен 22,4 л/моль.
   \(
   u (SO_{2}) = \frac{V}{V_{m}} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль} \)
2. Шаг 2: Предполагаем, что выделяющийся газ — это диоксид серы (SO₂), который образуется при реакции серной кислоты с сульфитами (например, Na₂SO₃), которые являются распространенными примесями в технической соли. Уравнение реакции:
   \( Na_{2}SO_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Na_{2}SO_{4} + H_{2}O + SO_{2}\uparrow \)
3. Шаг 3: По уравнению реакции определяем, что количество вещества примеси (Na₂SO₃) равно количеству вещества выделившегося газа (SO₂), то есть 0,25 моль.
4. Шаг 4: Рассчитываем молярную массу примеси (Na₂SO₃).
   \( M(Na_{2}SO_{3}) = 2 × 23 + 32 + 3 × 16 = 46 + 32 + 48 = 126 \text{ г/моль} \)
5. Шаг 5: Рассчитываем массу примеси (Na₂SO₃).
   \( m(Na_{2}SO_{3}) =
   u (Na_{2}SO_{3}) × M(Na_{2}SO_{3}) = 0,25 \text{ моль} × 126 \text{ г/моль} = 31,5 \text{ г} \)
6. Шаг 6: Определяем массовую долю примесей в поваренной соли.
   \( \omega (примесей) = \frac{m(примесей)}{m(технической соли)} × 100\% = \frac{31,5 \text{ г}}{15 \text{ г}} × 100\% \)
   *Примечание: Расчет показывает, что масса примесей (31.5 г) превышает массу всей технической соли (15 г). Это означает, что предположение о чистоте соли или объеме газа может быть неточным, или же реакция протекает с другой примесью. Однако, если исходить строго из данных задачи и предположения о сульфите, результат будет некорректным. Пересмотрим условие, возможно, газ не SO₂ или масса соли другая. Если предположить, что газ - это CO₂ (при наличии карбонатов), то M(CO₂) = 44 г/моль, \(
   u (CO_{2}) = 5.6 / 22.4 = 0.25 \) моль. \( m(CO_{2}) = 0.25 * 44 = 11 \) г. Тогда \( \omega (примесей) = \frac{11 \text{ г}}{15 \text{ г}} × 100\% = 73,3\% \). Это более реалистично. Если предположить, что выделяется H₂S (из сульфидов, например FeS), то M(H₂S) = 34 г/моль, \(
   u (H_{2}S) = 0.25 \) моль. \( m(H_{2}S) = 0.25 * 34 = 8.5 \) г. Тогда \( \omega (примесей) = \frac{8.5 \text{ г}}{15 \text{ г}} × 100\% = 56,7\% \). Наиболее вероятной реакцией, сопровождающейся выделением газа при взаимодействии NaCl с H₂SO₄, является реакция с примесями карбонатов или сульфитов. Если примеси - карбонаты, то выделяется CO₂.
   \( CaCO_{3} + H_{2}SO_{4} ightarrow CaSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow \)
   По молям CO₂: 0.25 моль.
   Масса CO₂: 0.25 моль * 44 г/моль = 11 г.
   Массовая доля примесей (карбонатов): \( \frac{11 \text{ г}}{15 \text{ г}} × 100\% = 73,33\% \).

Ответ: Массовая доля примесей составляет 73,33%.