1. Запишем уравнения реакций:

(1) SO₃ + H₂O = H₂SO₄

(2) 2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

(3) 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

(4) 6NaOH + Fe₂(SO₄)₃ = 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

2. Вычислим количество вещества исходных реагентов:

n(SO₂) = V : V_M = 0,672 : 22,4 = 0,03 моль 

m(NaOH) = m _p-pa • ω = 268 • 0,2 = 53,6 г

n(NaOH) = m : M = 53,6 : 40 = 1,34 моль

3. Вычислим количество вещества оксида серы (VI) и серной кислоты в олеуме:

Пусть n(SO₃) = n_образ. (H₂SO₄) = х моль, а n_исх. (H₂SO₄) = y моль, тогда

m(SO₃) = M • n = 80x г, а m _исх. (H₂SO₄) = M • n = 98y г

80x : 98y = 10 : 30,625

n_общ. (H₂SO₄) = x + y моль

n_{прореаг.} (H₂SO₄) = n (SO₂) • 2 = 0,03 • 2 = 0,06 моль

n(NaOH) = 2n_ост. (H₂SO₄) = (x + y – 0,06) • 2 = 2x + 2y – 0,12  (по 3-ей реакции)

n(Fe₂(SO₄)₃) = n(SO₂) : 3 = 0,03 : 3 = 0,01 моль

n(NaOH) = 6n(Fe₂(SO₄)₃) = 0,01 • 6 = 0,06 моль (по 4-ой реакции)

n _общ. (NaOH) = 2x + 2y – 0,12  + 0,06 = 1,34

Отсюда x + y = 0,7 моль

Решим систему уравнений:

x + y = 0,7 моль

80x : 98y = 10 : 30,625

х = 0,2 моль SO₃, у = 0,5 моль H₂SO₄

4. Вычислим массовую долю серной кислоты в растворе после разбавления олеума:

m(SO₃) = n • M = 0,2 • 80 = 16 г

m_исх. (H₂SO₄) = n • M = 0,5 • 98 = 49 г

m_общ. (H₂SO₄) = 49 + 0,2 • 98 = 68,6 г

m _{итог. р-ра} = m(SO₃) + m_исх. (H₂SO₄) + m (H₂O)

m _{итог. р-ра} = 16 + 49 + 6,5 • 1 = 71,5

ω(H₂SO₄) = 68,6 : 71,5 • 100% = 95,94%