Номер 735, страница 122 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

735. В раствор хлорида бария массой 70 г с массовой долей соли 7,20 % добавили раствор серной кислоты с молярной концентрацией $0,10 \text{ моль}/\text{дм}^3$ объёмом $0,30 \text{ дм}^3$. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Дано:

$m_{р-ра(BaCl_2)} = 70 \text{ г}$

$\omega_{(BaCl_2)} = 7,20 \% = 0,072$

$C_{(H_2SO_4)} = 0,10 \text{ моль/дм}^3$

$V_{р-ра(H_2SO_4)} = 0,30 \text{ дм}^3$

Найти:

$m_{осадка}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции. Хлорид бария вступает в реакцию обмена с серной кислотой, в результате чего образуется нерастворимый в воде осадок сульфата бария ($BaSO_4$):

$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) для каждого из реагентов.

Сначала определим массу чистого хлорида бария в исходном растворе:

$m_{(BaCl_2)} = m_{р-ра(BaCl_2)} \cdot \omega_{(BaCl_2)} = 70 \text{ г} \cdot 0,072 = 5,04 \text{ г}$

Вычислим молярную массу хлорида бария ($BaCl_2$), используя относительные атомные массы: $Ar(Ba) \approx 137$, $Ar(Cl) \approx 35,5$.

$M_{(BaCl_2)} = 137 + 2 \cdot 35,5 = 208 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества хлорида бария:

$n_{(BaCl_2)} = \frac{m_{(BaCl_2)}}{M_{(BaCl_2)}} = \frac{5,04 \text{ г}}{208 \text{ г/моль}} \approx 0,02423 \text{ моль}$

Далее рассчитаем количество вещества серной кислоты в добавленном растворе:

$n_{(H_2SO_4)} = C_{(H_2SO_4)} \cdot V_{р-ра(H_2SO_4)} = 0,10 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0,30 \text{ дм}^3 = 0,03 \text{ моль}$

3. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, $BaCl_2$ и $H_2SO_4$ реагируют в мольном соотношении 1:1. Сравним количество молей реагентов:

$n_{(BaCl_2)} = 0,02423 \text{ моль}$

$n_{(H_2SO_4)} = 0,03 \text{ моль}$

Поскольку $0,02423 < 0,03$, хлорид бария находится в недостатке и прореагирует полностью. Серная кислота взята в избытке. Дальнейшие расчеты будем вести по лимитирующему реагенту — $BaCl_2$.

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

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль $BaCl_2$ образуется 1 моль $BaSO_4$. Следовательно, количество вещества осадка равно количеству вещества прореагировавшего $BaCl_2$:

$n_{(BaSO_4)} = n_{(BaCl_2)} = 0,02423 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу сульфата бария ($BaSO_4$), используя относительные атомные массы: $Ar(Ba) \approx 137$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$.

$M_{(BaSO_4)} = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \text{ г/моль}$

Найдем массу осадка:

$m_{(BaSO_4)} = n_{(BaSO_4)} \cdot M_{(BaSO_4)} = 0,02423 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} \approx 5,64559 \text{ г}$

Округлим полученное значение до трех значащих цифр, так как исходные данные (например, 7,20 %) приведены с такой точностью.

$m_{осадка} \approx 5,65 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 5,65 г.