Номер 779, страница 138 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

779. К образцу серной кислоты объёмом $10,0 \text{ см}^3$, взятому из незаряженного аккумулятора, прилили избыток раствора хлорида бария. При этом образовался белый осадок массой 12,44 г. Рассчитайте массу серной кислоты в анализируемом растворе.

Дано:

$V(\text{р-ра } H_2SO_4) = 10.0 \text{ см}^3 = 1.0 \times 10^{-5} \text{ м}^3$

$m(\text{осадка}) = 12.44 \text{ г} = 0.01244 \text{ кг}$

Найти:

$m(H_2SO_4) - ?$

Решение:

При добавлении раствора хлорида бария к серной кислоте происходит химическая реакция с образованием нерастворимого в воде белого осадка — сульфата бария ($BaSO_4$).

Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:

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

Из уравнения реакции видно, что вся серная кислота, вступившая в реакцию, образует сульфат бария.

1. Рассчитаем молярные массы серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата бария ($BaSO_4$), используя значения относительных атомных масс: $Ar(H) = 1$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Ba) = 137$.

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

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

2. Найдем количество вещества (число молей) образовавшегося осадка сульфата бария, масса которого дана в условии:

$n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{12.44 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} \approx 0.05339 \text{ моль}$

3. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества серной кислоты и сульфата бария соотносятся как 1:1.

$n(H_2SO_4) : n(BaSO_4) = 1:1$

Следовательно, количество вещества серной кислоты равно количеству вещества образовавшегося сульфата бария:

$n(H_2SO_4) = n(BaSO_4) \approx 0.05339 \text{ моль}$

4. Теперь мы можем рассчитать массу серной кислоты, которая содержалась в анализируемом образце раствора:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) \approx 0.05339 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} \approx 5.232 \text{ г}$

Объем раствора ($10.0 \text{ см}^3$) является в данном случае дополнительной информацией, не требующейся для расчета массы кислоты.

Ответ: масса серной кислоты в анализируемом растворе составляет $5.232 \text{ г}$.