реши задачу с понятным решением К 980 г раствора серной кислоты с массовой долей 20% прилили избыток раствора нитрата бария. Найдите массовую долю выпавшего осадка.
Для решения данной задачи разберем ее поэтапно.
Шаг 1: Определим состав раствора серной кислоты
Из условия задачи мы знаем, что у нас есть 980 г раствора серной кислоты, и его массовая доля составляющей (серной кислоты) равна 20%.
Это значит, что в 980 г раствора содержится:
\[ m_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 0.20 \times 980 \, \text{г} = 196 \, \text{г} \]
Остальная часть раствора — это вода и другие компоненты. В данном случае мы смотрим на вопрос, касающийся реакций с нитратом бария. Но прежде чем перейти к этому, давайте определим, что составляет оставшиеся 80% раствора.
Шаг 2: Определим количество других компонентов
Масса воды в растворе:
\[ m_{\text{H}_2\text{O}} = m_{\text{раствор}} - m_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 980 \, \text{г} - 196 \, \text{г} = 784 \, \text{г} \]
Шаг 3: Напишем уравнение реакции
При добавлении избыточного раствора нитрата бария (\( \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \)) к раствору серной кислоты происходит реакция, образующая осадок сульфата бария (\( \text{BaSO}_4 \)):
\[ \text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow \]
Шаг 4: Найдем количество реагентов
Теперь нужно найти мольное количество серной кислоты в растворе:
Молярная масса серной кислоты (\( \text{H}_2\text{SO}_4 \)):
- \( 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \, \text{г/моль} \)
Найдем количество молей серной кислоты: \[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{m_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{M_{\text{H}_2\text{SO}_4}} = \frac{196 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моль} \]
Шаг 5: Найдем количество образовавшегося осадка
Согласно стехиометрии реакции, на каждую молекулу серной кислоты образуется одна молекула сульфата бария. Поэтому образуется также 2 моля сульфата бария:
Молярная масса сульфата бария (\( \text{BaSO}_4 \)):
- \( 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \, \text{г/моль} \)
Теперь найдем массу образовавшегося осадка: \[ m_{\text{BaSO}_4} = n_{\text{BaSO}_4} \cdot M_{\text{BaSO}_4} = 2 \, \text{моль} \times 233 \, \text{г/моль} = 466 \, \text{г} \]
Шаг 6: Найдем массовую долю осадка в смеси
Общая масса раствора остается 980 г (так как мы не учитываем добавление раствора бария - он является незначительным по сравнению с остальными компонентами). Теперь найдем массовую долю осадка в данной системе:
\[ \text{Массовая доля осадка} = \frac{m_{\text{BaSO}_4}}{m_{\text{раствор}} + m_{\text{BaSO}_4} } = \frac{466 \, \text{г}}{980 \, \text{г} + 466 \, \text{г}} \]
Общая масса после реакции:
\[ m_{\text{общая}} = 980 \, \text{г} + 466 \, \text{г} = 1446 \, \text{г} \]
Теперь подставим это значение:
\[ \text{Массовая доля осадка} = \frac{466}{1446} \approx 0.322 \text{ или } 32.2\% \]
Ответ
Массовая доля выпавшего осадка сульфата бария составляет примерно 32.2%.
