Из раствора, содержащего 2,5 моль Ва(ОН), выделяется углекислый газ. В реакцию ушло 67,2 л (м.м.) CO₂. Сколько граммов осадка образовалось?
Для решения данной задачи начнем с определения того, какие химические реакции происходят при добавлении углекислого газа (CO₂) в раствор гидроксида бария (Ba(OH)₂).
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
При взаимодействии углекислого газа с гидроксидом бария происходит образование карбоната бария (BaCO₃) и воды. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ \text{Ba(OH)}_2 (aq) + \text{CO}_2 (g) \rightarrow \text{BaCO}_3 (s) + \text{H}_2O (l) \]
Шаг 2: Определим количество молей CO₂
Нам дано, что в реакцию ушло 67,2 л CO₂. Чтобы найти количество молей CO₂, воспользуемся уравнением состояния газа:
\[ PV = nRT \]
При нормальных условиях (0 °C и 1 атм) один моль газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество молей CO₂ можно найти следующим образом:
\[ n = \frac{V}{22.4} = \frac{67.2 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} = 3 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Определим количество Ba(OH)₂
В уравнении реакции видно, что 1 моль CO₂ реагирует с 1 моль Ba(OH)₂. Поэтому, если в реакцию ушло 3 моля CO₂, значит, реакция потребовала 3 моля Ba(OH)₂.
Шаг 4: Найдем количество Ba(OH)₂
Согласно условию, в растворе находилось 2,5 моль Ba(OH)₂. Поскольку для реакции нужно 3 моля, 2,5 моль не достаточны для реакции со всеми 3 молями CO₂. Вместо этого мы выясняем, сколько моль CO₂ сможет реагировать с 2,5 молями Ba(OH)₂:
На основании уравнения:
\[ \text{Ba(OH)}_2 (aq) + \text{CO}_2 (g) \rightarrow \text{BaCO}_3 (s) + \text{H}_2O (l) \]
т.е. 2,5 моля Ba(OH)₂ смогут отреагировать с 2,5 молями CO₂.
Шаг 5: Рассчитаем массу осадка BaCO₃
Теперь находим массу образовавшегося осадка BaCO₃. Сначала вычислим молярную массу BaCO₃:
- Молярная масса Ba = 137 г/моль
- Молярная масса C = 12 г/моль
- Молярная масса O = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
Молярная масса BaCO₃: \[ M_{\text{BaCO}_3} = 137 + 12 + 48 = 197 \, \text{г/моль} \]
Теперь мы знаем, что 2,5 моля Ba(OH)₂ образуют 2,5 моля BaCO₃. Таким образом, масса осадка BaCO₃ будет:
\[ \text{Масса BaCO}_3 = n \times M = 2.5 \, \text{моль} \times 197 \, \text{г/моль} = 492.5 \, \text{г} \]
Ответ
В результате образуется 492.5 грамма осадка BaCO₃.
