Номер 3.1, страница 55, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.1. К 200 г $2\%$-ного раствора серной кислоты прилили избыток раствора хлорида бария. Осадок отфильтровали, высушили и взвесили. Определите массу выделившегося осадка.

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = 200 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 2\% = 0.02$

Раствор $BaCl_2$ в избытке.

$m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = 200 \text{ г} = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

$m(BaSO_4) - ?$

Решение:

При взаимодействии серной кислоты с хлоридом бария образуется нерастворимый в воде осадок — сульфат бария. Запишем уравнение химической реакции:

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

Поскольку раствор хлорида бария дан в избытке, серная кислота прореагирует полностью. Следовательно, все расчеты будем вести по серной кислоте, которая является лимитирующим реагентом.

1. Определим массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$), содержащейся в 200 г 2%-ного раствора, по формуле массовой доли вещества в растворе:

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

$m(H_2SO_4) = 200 \text{ г} \cdot 0.02 = 4 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата бария ($BaSO_4$), используя относительные атомные массы элементов (округляем до целых: H=1, S=32, O=16, Ba=137):

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

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

3. Найдем количество вещества (число моль) серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{4 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}}$

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между серной кислотой и сульфатом бария составляет 1:1. Это означает, что из одного моля серной кислоты образуется один моль сульфата бария.

$n(BaSO_4) = n(H_2SO_4) = \frac{4}{98} \text{ моль}$

5. Теперь можем найти массу образовавшегося осадка — сульфата бария ($BaSO_4$):

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

$m(BaSO_4) = \frac{4}{98} \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} = \frac{932}{98} \text{ г} \approx 9.51 \text{ г}$

Ответ: масса выделившегося осадка составляет 9.51 г.