Номер 3.22, страница 57, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.22. Вычислите массу раствора серной кислоты (массовая доля кислоты 9,8%), который необходимо взять для реакции с хлоридом бария, чтобы получить 466 г сульфата бария.

Дано:

Массовая доля серной кислоты $w(H_2SO_4) = 9,8\%$
Масса сульфата бария $m(BaSO_4) = 466 \text{ г}$

$w(H_2SO_4) = 0,098$
$m(BaSO_4) = 0,466 \text{ кг}$

Найти:

Массу раствора серной кислоты - $m_{р-ра}(H_2SO_4)$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между серной кислотой ($H_2SO_4$) и хлоридом бария ($BaCl_2$). Это реакция обмена, в результате которой выпадает в осадок нерастворимая соль — сульфат бария ($BaSO_4$):

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

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете — серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата бария ($BaSO_4$). Используем относительные атомные массы из Периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева, округленные до целых значений:

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

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

3. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося сульфата бария, зная его массу:

$n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{466 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между серной кислотой и сульфатом бария составляет 1:1. Это означает, что для образования 2 моль сульфата бария требуется 2 моль серной кислоты:

$\frac{n(H_2SO_4)}{1} = \frac{n(BaSO_4)}{1}$

$n(H_2SO_4) = n(BaSO_4) = 2 \text{ моль}$

5. Теперь вычислим массу чистой серной кислоты, которая прореагировала:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196 \text{ г}$

6. Зная массу чистого вещества ($H_2SO_4$) и его массовую долю в растворе ($w$), найдем массу всего раствора серной кислоты. Массовая доля выражается формулой $w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{w(H_2SO_4)} = \frac{196 \text{ г}}{0,098} = 2000 \text{ г}$

Ответ: для реакции необходимо взять 2000 г (или 2 кг) раствора серной кислоты.