Изменение концентрации

[21091211]

Исходная смесь: 30% H2SO4, 30% HNO3, 40% H2O. необходимо сделать смесь: 59% H2SO4, 20% HNO3, 21% H2O. Можно добавить серную кислоту любой концентрации или олеум

[pauk]

Берём 100 г исходной смеси. В ней содержится 30 г HNO₃. Это количество остаётся неизменным при корректировке состава раствора. В конечном растворе отношение по массе HNO₃/H₂O = 20/21. Соответственно, для 30 г HNO₃ это будет 31,5 г H₂O. Поскольку в 100 г исходного раствора имеется 40 г H₂O, то избыточное количество 40 - 31,5 = 8,5 г H₂O прибавлением H₂SO₄ нивелировать не удастся. Необходимо применить олеум для связывания избыточной H₂O.
Реакция: H₂O + SO₃ = H₂SO₄
Молярные массы:
M_H2O = 18
M_SO3 = 80
M_H2SO4 = 98
Пропорции:
18 - 80 - 98
8,5 - x - y
Отсюда:
x = 8,5*80/18 = 37,8 г SO₃
y = 8,5*98/18 = 46,3 г H₂SO₄
В конечном растворе отношение по массе HNO₃/H₂SO₄ = 20/59. Соответственно, для 30 г HNO₃ это будет 88,5 г H₂SO₄. Из них 30 г H₂SO₄ уже имелись в исходном растворе, ещё 46,3 г H₂SO₄ образовалось при реакции SO₃ и H₂O. Таким образом, к раствору необходимо добавить 88,5 - 30 - 46,3 = 12,2 г H₂SO₄.
Проверим расчёт. Конечная масса раствора 100 + 37,8 + 12,2 = 150 г.
Состав раствора: 88,5*100/150 = 59% H₂SO₄; 30*100/150 = 20% HNO₃; 31,5*100/150 = 21% H₂O. Всё сходится.
Так как H₂SO₄ и SO₃ добавляли к раствору не порознь, а в виде олеума, то осталось определить количество олеума и концентрацию SO₃ в нём: m = 12,2 + 37,8 = 50 г олеума; w = 37,8*100/50 = 75,6% SO₃. Это очень крутой олеум, на практике обычно применяют раза в 2-3 меньшие концентрации.