Для решения этой задачи нам нужно определить, какова массовая доля серной кислоты в растворе к концу опыта. Давайте разберем все шаги по порядку.
- Определим количество сульфата магния в растворе:
- Имеем 120 г 25%-ного раствора сульфата магния.
- Масса сульфата магния (MgSO4) в растворе:
- 25% от 120 г = 0,25 * 120 г = 30 г.
- Определим массу воды в растворе:
- Масса раствора = 120 г.
- Масса сульфата магния = 30 г.
- Масса воды в растворе = 120 г - 30 г = 90 г.
- Определим, сколько сульфата магния растворится в воде:
- Растворимость сульфата магния = 35 г на 100 г воды.
- В нашем случае у нас 90 г воды, значит, максимальная растворимость:
- (35 г / 100 г) * 90 г = 31,5 г.
- Поскольку у нас 30 г сульфата магния, то он полностью растворится в 90 г воды.
- Определим, сколько серной кислоты было израсходовано:
- В результате реакции образуется кристаллический сульфат магния в виде MgSO4•7H2O массой 24,6 г.
- Для получения 1 моля MgSO4•7H2O требуется 1 моль серной кислоты, то есть 98 г H2SO4.
- Определим, сколько молей MgSO4•7H2O образовалось:
- Молярная масса MgSO4•7H2O = 246 г/моль. Следовательно, количество молей:
- 24,6 г / 246 г/моль = 0,1 моль.
- Следовательно, для реакции потребовалось:
- 0,1 моль H2SO4 = 0,1 * 98 г = 9,8 г.
- Определим массу оставшейся серной кислоты:
- Изначально у нас 100 г 96%-ной серной кислоты, следовательно:
- Масса чистой серной кислоты = 0,96 * 100 г = 96 г.
- После реакции осталось:
- Определим массовую долю серной кислоты в растворе:
- Общая масса раствора после реакции:
- Масса оставшейся серной кислоты = 86,2 г.
- Масса кристаллов MgSO4•7H2O = 24,6 г.
- Масса воды = 90 г (осталась без изменений).
- Общая масса = 86,2 г + 24,6 г + 90 г = 200,8 г.
- Массовая доля серной кислоты:
- (86,2 г / 200,8 г) * 100% ≈ 42,94%.
Ответ: Массовая доля серной кислоты к концу опыта составляет примерно 42,94%.