Номер 5-138, страница 67 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-138. К 49 г раствора серной кислоты добавили хлорид бария в стехиометрическом соотношении. В результате реакции образовалось 23,3 г соли. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 49$ г

$m(BaSO_4) = 23,3$ г

Перевод в СИ:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 0,049$ кг

$m(BaSO_4) = 0,0233$ кг

Найти:

$\omega(H_2SO_4)$ - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия серной кислоты ($H_2SO_4$) и хлорида бария ($BaCl_2$). В результате реакции обмена образуется нерастворимая соль сульфат бария ($BaSO_4$), которая выпадает в осадок, и соляная кислота ($HCl$).

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

В условии задачи указано, что в результате реакции образовалось 23,3 г соли. Эта соль - сульфат бария ($BaSO_4$).

Рассчитаем молярные массы серной кислоты и сульфата бария, используя округленные значения атомных масс элементов:

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

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

Найдем количество вещества (число моль) образовавшегося сульфата бария, используя формулу $n = \frac{m}{M}$:

$n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{23,3 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль

Согласно уравнению реакции, серная кислота и сульфат бария находятся в стехиометрическом соотношении 1:1. Это означает, что количество вещества прореагировавшей серной кислоты равно количеству вещества образовавшегося сульфата бария.

$n(H_2SO_4) = n(BaSO_4) = 0,1$ моль

Теперь вычислим массу чистой серной кислоты, которая содержалась в исходном растворе, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,1 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 9,8$ г

Наконец, рассчитаем массовую долю ($\omega$) серной кислоты в исходном растворе. Массовая доля вещества в растворе – это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора, выраженное в долях единицы или процентах.

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

$\omega(H_2SO_4) = \frac{9,8 \text{ г}}{49 \text{ г}} = 0,2$

Для выражения в процентах, умножим результат на 100%:

$\omega(H_2SO_4) = 0,2 \cdot 100\% = 20\%$

Ответ: массовая доля серной кислоты в исходном растворе составляет 20%.