34.07 Растворимость и кристаллогидраты

Уравнения реакций:

1) 3Na₂SO₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O → 3SO₂ + 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

2) Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

Пусть в 250,4 г раствора растворено х г соли. Раствор это смесь воды и растворенного в ней вещества. Тогда масса в этом растворе будет составлять (250,4 - х) г.

Составим пропорцию:
25,2 г Na₂SO₃ может растворится в 100 г воды, тогда
x г Na₂SO₃ может растворится в (250,4 - х) г воды, следовательно
x = 25,2 * (250,4 - х) / 100 = 50,4 г (m _общ. Na₂SO₃)
n_общ. Na₂SO₃ = m _общ. Na₂SO₃ / M Na₂SO₃ = 50,4 г / 126 г/моль = 0,4 моль

По условию задачи, объем выделившегося газа во второй колбе меньше в 3 раза, чем объем газа из первой колбы, следовательно: n₁ SO₂ = 3 * n₂ SO₂ т.к. V₁ SO₂ / V_m = 3 * V₂ SO₂ / V_m

Пусть n₂ SO₂ = y моль, тогда n₁ SO₂ = 3у моль

Из 1 уравнения следует: n₁ Na₂SO₃ = n₁ SO₂ = 3y моль

Из 2 уравнения следует: n₂ Na₂SO₃ = n₂ SO₂ = y моль

Зная общее количество сульфата натрия, можно вывести уравнение:

3y + y = 0,4

4y = 0,4

y = 0,1 моль = n₂ Na₂SO₃

Из 2 уравнения следует: n Na₂SO₄ = n₂ Na₂SO₃ = 0,1 моль
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ * M Na₂SO₄ = 0,1 моль * 142 г/моль = 14,2 г.

n₂ SO₂ = y моль = 0,1 моль; m₂ SO₂ = n₂ SO₂ * M SO₂ = 0,1 моль * 64 г/моль = 6,4 г
Найдем массу изначального раствора сульфита натрия во 2 колбе через соотношение количеств этой соли в двух колбах (пропорция): 0,1/0,4 * 250,4 = 62,6 г = m _{р-ра 2}
Найдем массу конечного раствора: m _{кон. р-ра} = m _{р-ра 2} + m _р-ра H₂SO₄ - m SO₂ = 62,6 + 200 - 6,4 = 256,2 г
Найдем массовую долю сульфата натрия (единственной соли после реакции, т.к. сульфит прореагировал весь, т.к. серная китслота в избытке) в этом конечном растворе: w Na₂SO₄ = (m Na₂SO₄ * 100%) / m _{кон. р-ра} = (14,2 * 100%) / 256,2 = 5,54%

Ответ: w Na₂SO₄ = 5,54%