Номер 1386, страница 214 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1386. Осадок какой массы образуется при сливании раствора массой 45,0 г с массовой долей гидроксида бария 3,32 % с раствором объемом $52,2 \text{ см}^3$ и молярной концентрацией сульфата натрия $0,024 \text{ моль}/\text{дм}^3$?

Дано

$m_{р-ра}(Ba(OH)_2) = 45.0 \text{ г}$

$\omega(Ba(OH)_2) = 3.32 \% $

$V_{р-ра}(Na_2SO_4) = 52.2 \text{ см}^3$

$c(Na_2SO_4) = 0.024 \text{ моль/дм}^3$

$m_{р-ра}(Ba(OH)_2) = 0.045 \text{ кг}$

$\omega(Ba(OH)_2) = 0.0332$

$V_{р-ра}(Na_2SO_4) = 52.2 \times 10^{-6} \text{ м}^3 = 0.0522 \text{ дм}^3$

$c(Na_2SO_4) = 0.024 \text{ моль/дм}^3 = 24 \text{ моль/м}^3$

Найти:

$m(осадка) - ?$

Решение

1. Запишем уравнение реакции между гидроксидом бария и сульфатом натрия. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде сульфат бария, который и является осадком.

$Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaOH$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) каждого из реагентов.

Сначала найдем массу чистого гидроксида бария в растворе:

$m(Ba(OH)_2) = m_{р-ра}(Ba(OH)_2) \cdot \omega(Ba(OH)_2) = 45.0 \text{ г} \cdot 0.0332 = 1.494 \text{ г}$

Найдем молярную массу гидроксида бария:

$M(Ba(OH)_2) = M(Ba) + 2 \cdot (M(O) + M(H)) = 137.33 + 2 \cdot (16.00 + 1.01) = 171.35 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества гидроксида бария:

$n(Ba(OH)_2) = \frac{m(Ba(OH)_2)}{M(Ba(OH)_2)} = \frac{1.494 \text{ г}}{171.35 \text{ г/моль}} \approx 0.008719 \text{ моль}$

Теперь найдем количество вещества сульфата натрия. Для этого сначала переведем объем раствора из $см^3$ в $дм^3$:

$V_{р-ра}(Na_2SO_4) = 52.2 \text{ см}^3 = 0.0522 \text{ дм}^3$

Найдем количество вещества сульфата натрия:

$n(Na_2SO_4) = c(Na_2SO_4) \cdot V_{р-ра}(Na_2SO_4) = 0.024 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0.0522 \text{ дм}^3 = 0.0012528 \text{ моль}$

3. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в мольном соотношении $1:1$. Сравним количество вещества реагентов:

$n(Ba(OH)_2) = 0.008719 \text{ моль}$

$n(Na_2SO_4) = 0.0012528 \text{ моль}$

Так как $n(Na_2SO_4) < n(Ba(OH)_2)$, сульфат натрия является реагентом в недостатке. Это означает, что он прореагирует полностью, и дальнейший расчет массы осадка следует вести по нему.

4. Рассчитаем массу образовавшегося осадка — сульфата бария ($BaSO_4$).

По уравнению реакции, из 1 моль $Na_2SO_4$ образуется 1 моль $BaSO_4$. Следовательно:

$n(BaSO_4) = n(Na_2SO_4) = 0.0012528 \text{ моль}$

Найдем молярную массу сульфата бария:

$M(BaSO_4) = M(Ba) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 137.33 + 32.07 + 4 \cdot 16.00 = 233.40 \text{ г/моль}$

Теперь можем найти массу осадка:

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) = 0.0012528 \text{ моль} \cdot 233.40 \text{ г/моль} \approx 0.29235 \text{ г}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем 0,292 г.

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 0,292 г.