Номер 989, страница 158 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

989. Какая масса осадка образуется, если к раствору серной кислоты массой 45,2 г с массовой долей кислоты 5,11 % добавить избыток хлорида бария?

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 45,2 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 5,11 \% = 0,0511$

$BaCl_2$ - избыток

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 0,0452 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции между серной кислотой и хлоридом бария:

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

В результате этой реакции обмена образуется нерастворимый в воде белый осадок — сульфат бария ($BaSO_4$). Согласно условию задачи, хлорид бария находится в избытке, следовательно, серная кислота является лимитирующим реагентом, и все расчеты необходимо вести по ней.

2. Найдем массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$), содержащейся в растворе, используя формулу для массовой доли вещества:

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 45,2 \text{ г} \cdot 0,0511 = 2,30972 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата бария ($BaSO_4$), используя периодическую таблицу химических элементов Д.И. Менделеева:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

$M(BaSO_4) = Ar(Ba) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{2,30972 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,02357 \text{ моль}$

5. Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение между серной кислотой и сульфатом бария составляет 1:1. Это означает, что из одного моля серной кислоты образуется один моль сульфата бария.

$n(BaSO_4) = n(H_2SO_4) \approx 0,02357 \text{ моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу образовавшегося осадка сульфата бария:

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4)$

$m(BaSO_4) \approx 0,02357 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} \approx 5,49 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 5,49 г.