Олеум – это раствор оксида серы (VI) в чистой серной кислоте. При растворении олеума в водном растворе серной кислоты происходит следующая реакция:
SO3 + H2O -> H2SO4
1) Определяем состав олеума и количество вещества оксида серы (VI) в нем:
m(SO3) = m(олеума)ּ w(SO3) = 20ּ 0,1 = 2 г; m(H2SO4 в олеуме) = 20 – 2 = 18 г;
n(SO3) = m(SO3) / М(SO3) = 2 / 80 = 0,025 моль.
2) Определяем массу серной кислоты, образовавшейся из SO3:
Согласно уравнению реакции n(образовавшейся H2SO4) = n(SO3) = 0,025 моль
m(образовавшейся H2SO4) = n(образовавшейся H2SO4) · М(H2SO4) = 0,025 · 98 = 2,45 г
3) Определяем массу серной кислоты в исходном растворе:
m(H2SO4 в исходном растворе) = m(исходного раствора) · w(H2SO4 в исходном растворе) = 40 · 0,2 = 8 г.
4) Определяем общую массу серной кислоты в конечном растворе:
m(H2SO4 в конечном растворе) = m(H2SO4 в олеуме) + m(образовавшейся H2SO4) +
m(H2SO4 в исходном растворе) = 18 + 2,45 + 8 = 28,45 г.
5) Определяем массу конечного раствора и массовую долю серной кислоты в конечном растворе:
m(конечного раствора) = m(олеума) + m(исходного раствора) = 20 + 40 = 60 г.
w(H2SO4 в конечном растворе) = m(H2SO4 в конечном растворе) / m(конечного раствора) = 28,45 / 60 = 0,474 (47,4 %)
Ответ: w(H2SO4 в полученном растворе) = 47,4 %.