Номер 778, страница 138 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

778. К раствору объёмом $250 \text{ см}^3$ с массовой долей $Na_2SO_4$, равной 7,60 %, и плотностью $1,080 \text{ г/см}^3$ добавили избыток раствора нитрата бария. Определите массу образовавшегося осадка, если потери при фильтровании составили 4,66 %.

Дано:

Объем раствора сульфата натрия $V(р-ра Na_2SO_4) = 250$ см³

Массовая доля сульфата натрия $\omega(Na_2SO_4) = 7,60$ %

Плотность раствора сульфата натрия $\rho(р-ра Na_2SO_4) = 1,080$ г/см³

Потери при фильтровании = 4,66 %

Объем раствора $V = 250 \text{ см³} = 250 \cdot 10^{-6} \text{ м³} = 2,5 \cdot 10^{-4} \text{ м³}$

Плотность раствора $\rho = 1,080 \text{ г/см³} = 1080 \text{ кг/м³}$

Найти:

Массу образовавшегося осадка $m_{практ}(осадка)$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. Сульфат натрия реагирует с нитратом бария, образуя нерастворимый осадок сульфата бария:

$Na_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaNO_3$

2. Найдем массу исходного раствора сульфата натрия, используя его объем и плотность.

$m(р-ра Na_2SO_4) = V(р-ра Na_2SO_4) \cdot \rho(р-ра Na_2SO_4)$

$m(р-ра Na_2SO_4) = 250 \text{ см³} \cdot 1,080 \text{ г/см³} = 270 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу чистого сульфата натрия в растворе, исходя из его массовой доли (7,60 % = 0,0760).

$m(Na_2SO_4) = m(р-ра Na_2SO_4) \cdot \omega(Na_2SO_4)$

$m(Na_2SO_4) = 270 \text{ г} \cdot 0,0760 = 20,52 \text{ г}$

4. Определим количество вещества (число моль) сульфата натрия. Для этого нам понадобится его молярная масса.

$M(Na_2SO_4) = 2 \cdot M(Na) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 23 + 32 + 4 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

$n(Na_2SO_4) = \frac{m(Na_2SO_4)}{M(Na_2SO_4)} = \frac{20,52 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} \approx 0,1445 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции, из 1 моль $Na_2SO_4$ образуется 1 моль осадка $BaSO_4$. Поскольку нитрат бария был добавлен в избытке, сульфат натрия является лимитирующим реагентом, и расчет ведем по нему.

$n(BaSO_4) = n(Na_2SO_4) \approx 0,1445 \text{ моль}$

6. Теперь рассчитаем теоретическую массу осадка сульфата бария, которая могла бы образоваться, если бы реакция прошла без потерь. Вычислим молярную массу $BaSO_4$.

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

$m_{теор}(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) = 0,1445 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} \approx 33,6685 \text{ г}$

7. Наконец, определим практическую массу осадка с учетом потерь при фильтровании (4,66 %). Это означает, что было собрано $100\% - 4,66\% = 95,34\%$ от теоретически возможной массы.

$m_{практ}(BaSO_4) = m_{теор}(BaSO_4) \cdot (1 - \frac{4,66}{100}) = 33,6685 \text{ г} \cdot 0,9534 \approx 32,10 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 32,10 г.