Номер 346, страница 72 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

346. Оксид серы(VI) массой 16,0 г растворили в избытке воды. Затем к полученному раствору добавили раствор массой 140 г с массовой долей хлорида бария 22,0 %. Рассчитайте массу выпавшего осадка.

Дано:

$m(SO_3) = 16,0$ г

$m_{р-ра}(BaCl_2) = 140$ г

$w(BaCl_2) = 22,0 \% = 0,22$

Найти:

$m(осадка)$ — ?

Решение:

1. Сначала оксид серы(VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты. Вода взята в избытке, поэтому оксид серы(VI) прореагирует полностью.

Уравнение реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) оксида серы(VI). Для этого найдем его молярную массу:

$M(SO_3) = M(S) + 3 \times M(O) = 32 + 3 \times 16 = 80$ г/моль.

Количество вещества $SO_3$:

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{16,0 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль.

3. По уравнению реакции, из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, количество вещества образовавшейся серной кислоты равно количеству вещества оксида серы(VI):

$n(H_2SO_4) = n(SO_3) = 0,2$ моль.

4. Затем к полученному раствору серной кислоты добавляют раствор хлорида бария. Происходит реакция обмена, в результате которой выпадает осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

Уравнение реакции:

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

5. Рассчитаем массу чистого хлорида бария в растворе, а затем его количество вещества.

$m(BaCl_2) = m_{р-ра}(BaCl_2) \times w(BaCl_2) = 140 \text{ г} \times 0,22 = 30,8$ г.

Молярная масса хлорида бария:

$M(BaCl_2) = M(Ba) + 2 \times M(Cl) = 137 + 2 \times 35,5 = 208$ г/моль.

Количество вещества $BaCl_2$:

$n(BaCl_2) = \frac{m(BaCl_2)}{M(BaCl_2)} = \frac{30,8 \text{ г}}{208 \text{ г/моль}} \approx 0,148$ моль.

6. Определим, какое из реагирующих веществ находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно уравнению реакции, $H_2SO_4$ и $BaCl_2$ реагируют в мольном соотношении 1:1.

У нас есть $n(H_2SO_4) = 0,2$ моль и $n(BaCl_2) \approx 0,148$ моль.

Поскольку $0,148 < 0,2$, хлорид бария находится в недостатке, и он полностью прореагирует. Расчет массы осадка будем вести по лимитирующему реагенту ($BaCl_2$).

7. По уравнению реакции, из 1 моль $BaCl_2$ образуется 1 моль осадка $BaSO_4$. Значит, количество вещества осадка равно количеству вещества хлорида бария:

$n(BaSO_4) = n(BaCl_2) \approx 0,148$ моль.

8. Рассчитаем массу выпавшего осадка сульфата бария.

Молярная масса сульфата бария:

$M(BaSO_4) = M(Ba) + M(S) + 4 \times M(O) = 137 + 32 + 4 \times 16 = 233$ г/моль.

Масса осадка (для большей точности используем не округленное значение количества вещества $BaCl_2$):

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \times M(BaSO_4) = \frac{30,8}{208} \text{ моль} \times 233 \text{ г/моль} \approx 34,50$ г.

С учетом точности исходных данных (три значащие цифры), округляем результат.

Ответ: масса выпавшего осадка составляет 34,5 г.