Номер 9, страница 152 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. К раствору йодида бария $BaI_2$ массой 391 г с массовой долей соли, равной 40 %, добавили 96%-ный раствор $H_2SO_4$ с $\rho = 1,835 \text{ г/см}^3$ в количестве, достаточном для полного осаждения бария в виде $BaSO_4$. Рассчитайте массу (г) и объём ($см^3$) добавленного раствора серной кислоты.

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(BaI_2) = 391 \text{ г}$

$\omega(BaI_2) = 40 \% = 0,4$

$\omega(H_2SO_4) = 96 \% = 0,96$

$\rho_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = 1,835 \text{ г/см}^3$

$m_{\text{р-ра}}(BaI_2) = 391 \text{ г} = 0,391 \text{ кг}$

$\rho_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = 1,835 \text{ г/см}^3 = 1835 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) - ?$

$V_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. При взаимодействии иодида бария с серной кислотой образуется нерастворимый осадок сульфата бария и иодоводородная кислота:

$BaI_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HI$

Из уравнения видно, что реагенты реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем массу чистого иодида бария ($BaI_2$) в исходном растворе:

$m(BaI_2) = m_{\text{р-ра}}(BaI_2) \cdot \omega(BaI_2) = 391 \text{ г} \cdot 0,4 = 156,4 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов, используя относительные атомные массы: $Ar(Ba) = 137$, $Ar(I) = 127$, $Ar(H) = 1$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$.

$M(BaI_2) = 137 + 2 \cdot 127 = 391 \text{ г/моль}$

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

4. Найдем количество вещества (моль) иодида бария:

$n(BaI_2) = \frac{m(BaI_2)}{M(BaI_2)} = \frac{156,4 \text{ г}}{391 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, для полного осаждения бария требуется такое же количество вещества серной кислоты:

$n(H_2SO_4) = n(BaI_2) = 0,4 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$), необходимой для реакции:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,4 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 39,2 \text{ г}$

7. Зная массу чистого вещества, найдем массу 96%-ного раствора серной кислоты:

$m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)} = \frac{39,2 \text{ г}}{0,96} \approx 40,83 \text{ г}$

8. Зная массу и плотность раствора серной кислоты, рассчитаем его объём:

$V_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = \frac{m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4)}{\rho_{\text{р-ра}}(H_2SO_4)} = \frac{40,833... \text{ г}}{1,835 \text{ г/см}^3} \approx 22,25 \text{ см}^3$

Ответ: масса добавленного раствора серной кислоты составляет 40,83 г, объём – 22,25 см³.