Какой объем 46%-ного раствора каустической соды необходим для нейтрализации 1 м³ концентрированной серной кислоты (94%) после разбавления кислоты до 5%-ной концентрации?

Чтобы определить объем 46% раствора каустической соды (NaOH), необходимый для нейтрализации 1 м³ концентрированной серной кислоты (H₂SO₄) 94% после разбавления её до 5%, разберёмся поэтапно.

Шаг 1: Определение массы серной кислоты

Объем концентрированной серной кислоты:
$V_{\text{H₂SO₄}} = 1$ м³ = 1000 л

Плотность 94% серной кислоты приблизительно 1.83 г/см³ = 1830 кг/м³.

Масса всей кислоты:
$m_{\text{H₂SO₄}} = 1830 \times 1 = 1830$ кг

Массовая доля H₂SO₄ — 94%, значит, чистой серной кислоты в растворе:
$m_{\text{H₂SO₄, чистая}} = 1830 \times 0.94 = 1720.2$ кг

Шаг 2: Разбавление до 5%

После разбавления кислоту доводят до 5%-ной концентрации, то есть массовая доля H₂SO₄ в новом растворе будет 5%.

Обозначим итоговый объем разбавленного раствора как $V_{\text{разб}}$.

Так как масса H₂SO₄ остаётся неизменной (1720.2 кг), её содержание в 5%-ном растворе можно выразить так:
$V_{\text{разб}} = \frac{1720.2}{0.05 \times \rho_{\text{нов}}}$,
где плотность 5% раствора H₂SO₄ примерно 1.03 г/см³ = 1030 кг/м³.

Подставляем значения:
$V_{\text{разб}} = \frac{1720.2}{0.05 \times 1030} = \frac{1720.2}{51.5} \approx 33.4$ м³

То есть, после разбавления мы получаем 33.4 м³ 5% раствора серной кислоты.

Шаг 3: Определение количества NaOH для нейтрализации

Реакция нейтрализации:

На 1 моль H₂SO₄ требуется 2 моль NaOH.

Молярная масса:

• H₂SO₄ = 98 г/моль
• NaOH = 40 г/моль

Масса H₂SO₄ в 5% растворе:
m_{\text{H₂SO₄, в 5% р-ре}} = 1720.2 кг

Требуемая масса NaOH:

Шаг 4: Определение объема 46% раствора NaOH

Массовая доля NaOH в 46% растворе: 0.46
Плотность 46% NaOH ≈ 1.5 г/см³ = 1500 кг/м³

Масса раствора:

Ответ:

Для полной нейтрализации 1 м³ 94% серной кислоты, разбавленной до 5%, потребуется примерно 2.03 м³ 46%-го раствора каустической соды (NaOH).