Задача. При действии избытка хлорида бария на 196г раствора серной кислоты выпал осадок массой 93,2г.Вычислите массовую долю кислоты в исходном растворе.

Чтобы решить задачу, начнем с анализа реакции взаимодействия сульфата бария (BaSO₄) и серной кислоты (H₂SO₄). В реакции хлорид бария (BaCl₂) реагирует с серной кислотой, образуя сульфат бария, который выпадает в осадок.

Шаг 1: Запишем уравнение реакции

Реакция выглядит следующим образом: \[ \text{BaCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{HCl} \]

Здесь мы видим, что на выходе образуется сульфат бария (BaSO₄), который и будет нашим осадком.

Шаг 2: Находим количество вещества сульфата бария

Для начала нужно найти количество молей осадка сульфата бария (BaSO₄). Молярная масса этого соединения рассчитывается как сумма атомных масс всех атомов в составе:

• Молярная масса BaSO₄:
  • Ba: 137,33 г/моль
  • S: 32,07 г/моль
  • O (4 атома): 4 * 16,00 г/моль = 64,00 г/моль
• Итого: \[ 137,33 + 32,07 + 64,00 = 233,40 \, \text{г/моль} \]

Теперь мы можем найти количество молей BaSO₄, который выпал в осадок: \[ n(\text{BaSO}_4) = \frac{m(\text{BaSO}_4)}{M(\text{BaSO}_4)} = \frac{93,2 \, \text{г}}{233,40 \, \text{г/моль}} \approx 0,399 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Находим количество кислоты, которое было в растворе

Согласно стехиометрии реакции, 1 моль H₂SO₄ реагирует с 1 моль BaCl₂ для образования 1 моль BaSO₄. Это означает, что количество молей серной кислоты, участвовавшей в реакции, равно количеству молей образовавшегося BaSO₄: \[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0,399 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Находим массу серной кислоты в растворе

Теперь можем найти массу кислоты используя её молярную массу:

• Молярная масса H₂SO₄:
  • H (2 атома): 2 * 1,01 г/моль = 2,02 г/моль
  • S: 32,07 г/моль
  • O (4 атома): 4 * 16,00 г/моль = 64,00 г/моль
• Итого: \[ 2,02 + 32,07 + 64,00 = 98,09 \, \text{г/моль} \]

Теперь вычислим массу H₂SO₄ в растворе: \[ m(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0,399 \, \text{моль} \cdot 98,09 \, \text{г/моль} \approx 39,13 \, \text{г} \]

Шаг 5: Находим массовую долю кислоты в растворе

Теперь найдем массовую долю серной кислоты в исходном растворе: \[ \text{Массовая доля} = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% \] \[ \text{Массовая доля} = \frac{39,13 \, \text{г}}{196 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 19,95\% \]

Ответ

Массовая доля серной кислоты в исходном растворе составляет примерно 19,95%.