Номер 6, страница 49 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Сульфат бария используют в качестве контрастного вещества при рентгеноскопии желудочно-кишечного тракта, в качестве наполнителя при изготовлении бумаги и резины, как пигмент белой краски. Какая масса 20%-ных растворов сульфата натрия и хлорида бария потребуется для получения 93,2 кг сульфата бария?

Дано:

масса сульфата бария $m(BaSO_4) = 93.2 \text{ кг}$
массовая доля сульфата натрия в растворе $\omega(Na_2SO_4) = 20\% = 0.2$
массовая доля хлорида бария в растворе $\omega(BaCl_2) = 20\% = 0.2$

Найти:

массу раствора сульфата натрия $m_{р-ра}(Na_2SO_4) - ?$
массу раствора хлорида бария $m_{р-ра}(BaCl_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции получения сульфата бария из сульфата натрия и хлорида бария:

$Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

Из уравнения видно, что для получения 1 моль сульфата бария ($BaSO_4$) требуется 1 моль сульфата натрия ($Na_2SO_4$) и 1 моль хлорида бария ($BaCl_2$).

2. Для проведения расчетов переведем массу продукта в граммы:

$m(BaSO_4) = 93.2 \text{ кг} = 93200 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (округляя до целых, кроме хлора): $Ar(Na)=23$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$, $Ar(Ba)=137$, $Ar(Cl)=35.5$.

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

Молярная масса сульфата натрия ($Na_2SO_4$):
$M(Na_2SO_4) = 2 \cdot 23 + 32 + 4 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

Молярная масса хлорида бария ($BaCl_2$):
$M(BaCl_2) = 137 + 2 \cdot 35.5 = 208 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) полученного сульфата бария:

$\nu(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{93200 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 400 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрии реакции (соотношение 1:1:1), количество вещества вступивших в реакцию реагентов равно количеству вещества полученного продукта:

$\nu(Na_2SO_4) = \nu(BaSO_4) = 400 \text{ моль}$

$\nu(BaCl_2) = \nu(BaSO_4) = 400 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массы чистых веществ (реагентов), которые необходимы для реакции:

Масса сульфата натрия:
$m(Na_2SO_4) = \nu(Na_2SO_4) \cdot M(Na_2SO_4) = 400 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 56800 \text{ г} = 56.8 \text{ кг}$

Масса хлорида бария:
$m(BaCl_2) = \nu(BaCl_2) \cdot M(BaCl_2) = 400 \text{ моль} \cdot 208 \text{ г/моль} = 83200 \text{ г} = 83.2 \text{ кг}$

7. Зная массы чистых веществ и их массовые доли в растворах, найдем массы требуемых растворов. Масса раствора ($m_{р-ра}$) вычисляется по формуле:

$m_{р-ра} = \frac{m_{вещества}}{\omega}$

Масса 20%-ного раствора сульфата натрия:
$m_{р-ра}(Na_2SO_4) = \frac{m(Na_2SO_4)}{\omega(Na_2SO_4)} = \frac{56.8 \text{ кг}}{0.20} = 284 \text{ кг}$

Масса 20%-ного раствора хлорида бария:
$m_{р-ра}(BaCl_2) = \frac{m(BaCl_2)}{\omega(BaCl_2)} = \frac{83.2 \text{ кг}}{0.20} = 416 \text{ кг}$

Ответ: для получения 93,2 кг сульфата бария потребуется 284 кг 20%-ного раствора сульфата натрия и 416 кг 20%-ного раствора хлорида бария.