Номер 963, страница 155 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

963. *Смесь хлорида натрия и сульфата натрия массой 2,00 г растворили в воде. К раствору добавили избыток раствора нитрата бария, в результате чего выпал белый осадок массой 2,33 г. Рассчитайте массовую долю сульфата натрия в исходной смеси.

Дано:

Масса смеси ($NaCl$ и $Na₂SO₄$), $m(смеси) = 2,00$ г

Масса осадка ($BaSO₄$), $m(осадка) = 2,33$ г

$m(смеси) = 2,00 \cdot 10^{-3}$ кг

$m(осадка) = 2,33 \cdot 10^{-3}$ кг

Найти:

Массовую долю сульфата натрия в смеси, $ω(Na₂SO₄)$ - ?

Решение:

При добавлении раствора нитрата бария $Ba(NO₃)₂$ к водному раствору смеси хлорида натрия $NaCl$ и сульфата натрия $Na₂SO₄$, в реакцию вступает только сульфат натрия. Это происходит потому, что продукт реакции с хлоридом натрия — хлорид бария ($BaCl₂$) — растворим в воде, в то время как продукт реакции с сульфатом натрия — сульфат бария ($BaSO₄$) — является нерастворимым белым осадком.

Запишем уравнение химической реакции, в результате которой образуется осадок:

$Na₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ \longrightarrow BaSO₄\downarrow + 2NaNO₃$

Согласно условию, раствор нитрата бария был добавлен в избытке. Это означает, что весь сульфат натрия, содержавшийся в исходной смеси, полностью прореагировал. Таким образом, мы можем определить массу сульфата натрия, исходя из массы выпавшего осадка.

1. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах: сульфата натрия ($Na₂SO₄$) и сульфата бария ($BaSO₄$). Будем использовать округленные атомные массы: $Ar(Na) = 23$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Ba) = 137$.

$M(Na₂SO₄) = 2 \cdot 23 + 32 + 4 \cdot 16 = 142$ г/моль

$M(BaSO₄) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233$ г/моль

2. Найдем количество вещества (в молях) выпавшего осадка $BaSO₄$, используя его массу и молярную массу.

$\displaystyle n(BaSO₄) = \frac{m(BaSO₄)}{M(BaSO₄)} = \frac{2,33 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

3. Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение между сульфатом натрия и сульфатом бария составляет $1:1$.

$n(Na₂SO₄) : n(BaSO₄) = 1 : 1$

Это значит, что количество вещества сульфата натрия, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося осадка.

$n(Na₂SO₄) = n(BaSO₄) = 0,01 \text{ моль}$

4. Теперь вычислим массу сульфата натрия, которая содержалась в исходной смеси.

$m(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄) \cdot M(Na₂SO₄) = 0,01 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 1,42 \text{ г}$

5. Наконец, рассчитаем массовую долю сульфата натрия в исходной смеси по формуле:

$\displaystyle ω(Na₂SO₄) = \frac{m(Na₂SO₄)}{m(смеси)} = \frac{1,42 \text{ г}}{2,00 \text{ г}} = 0,71$

Чтобы выразить массовую долю в процентах, умножим полученное значение на 100%.

$ω(Na₂SO₄) = 0,71 \cdot 100\% = 71\%$

Ответ: массовая доля сульфата натрия в исходной смеси составляет 71%.