W zadaniach o przygotowaniu roztworu o zadanym stężeniu kluczowy jest bilans masy substancji rozpuszczonej, a nie bilans objętości. Informacja o pomijalnej różnicy gęstości ma jedynie uprościć rozumowanie (pracujemy na masach, 1 tona = 1000 kg).
Krok 1: masa czystego H2SO4 w roztworze docelowym.
Roztwór ma stężenie 49% (m/m), więc w 1000 kg roztworu masa H2SO4 wynosi:
m(H2SO4) = 0,49 · 1000 kg = 490 kg.
Krok 2: ile roztworu 98% potrzeba, aby dostarczyć 490 kg H2SO4?
Jeżeli użyjemy m kilogramów roztworu 98%, to zawiera on 0,98·m kg czystego H2SO4. Układamy równanie bilansowe:
0,98 · m = 490 kg
Stąd:
m = 490 / 0,98 = 500 kg.
Interpretacja wyniku.
Potrzeba 500 kg roztworu 98% kwasu siarkowego(VI). Aby uzyskać łącznie 1000 kg roztworu 49%, pozostałe 500 kg stanowi woda (lub inny rozcieńczalnik w zadaniu przyjęty jako woda).
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- 490 kg to masa czystego H2SO4 w roztworze docelowym, a nie masa roztworu 98%. Ten wybór wynika z pominięcia faktu, że surowiec ma 98%, a nie 100%.
- 510 kg to wynik "zapasowy" powstały zwykle z błędu w dzieleniu przez 0,98 (albo zaokrągleń wykonanych w złą stronę). Poprawne dzielenie daje dokładnie 500 kg.
- 1000 kg oznaczałoby użycie wyłącznie roztworu 98% bez rozcieńczania, co nie pozwoli otrzymać 49%. Stężenie końcowe byłoby wtedy znacznie wyższe.
Wskazówka egzaminacyjna: w mieszaniu/rozcieńczaniu zawsze najpierw policz masę czystego składnika w roztworze docelowym, a dopiero potem "cofnij się" do masy roztworu stężonego przez podzielenie przez jego ułamek masowy.
