34. К 160 мл раствора серной кислоты с концентрацией 2,5 моль/л (плотность раствора 1,15 г/мл) добавили небольшими порциями олеум, а затем в полученный раствор внесли 499,5 гдигидрата бромида бария. Врезультате образовался осадок массой 279,6 ,г а массовая доля соли бария в растворе после отделения осадка составила 18,9%. Рассчитайте массовую долю оксида серы (VI) в олеуме. Вответе запишите уравнения реакций, которые указаны вусловии задачи, иприведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Дано:
- Объем раствора серной кислоты = 160 мл
- Концентрация серной кислоты = 2,5 моль/л
- Плотность раствора = 1,15 г/мл
- Масса дигидрата бромида бария = 499,5 г
- Масса осадка (BaSO₄) = 279,6 г
- Массовая доля соли бария в растворе после отделения осадка = 18,9%
1. Найдем количество серной кислоты в исходном растворе:
Молярная масса H₂SO₄ (серной кислоты) = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль
Моль вещества = концентрация * объем = 2,5 * 0,160 = 0,4 моль
2. Рассмотрим реакцию, протекающую при добавлении олеума к серной кислоте (H₂SO₄ + 2SO₃ -> 3SO₂ + H₂O).
Олеум — также называется серной жидкостью, содержит сернистый ангидрид (SO₃).
Таким образом, серный жидкость добавляется к серной кислоте.
3. Найдем количество бария и количество серы в образовавшемся осадке BaSO₄:
Молярная масса BaSO₄ = 137 + 32 + 4*16 = 233 г/моль
Моль вещества BaSO₄ = масса / молярная масса = 279,6 / 233 = 1,2 моль
Моль Ba = моль SO₄ = 1,2 моль
4. Найдем количество бария в исходном растворе:
Масса Ba в растворе = масса BaSO₄ = 1,2 моль * 137 г/моль = 164,4 г
Массовая доля Ba в исходном растворе = масса Ba / масса раствора * 100%
18,9% = 164,4 / (160 * 1,15) * 100%
18,9% = 164,4 / 184 * 100%
18,9% = 89,57%
5. Рассмотрим реакцию образования осадка бария (Ba²⁺ + SO₄²⁻ -> BaSO₄).
Моль Ba = 0,89 моль (не всего Бария образовалось осадок)
6. Найти молярную массу SO₄ (SO₄ = 32 + 4*16 = 96 г/моль), итак: 0.89 моль Ba * 96 г BaSO₄ / 1 моль BaSO₄ = 85.44 г SO₄ в осадке.
7. Вычислим количество вещества SO₄ в исходном растворе:
Молярная масса SO₄ = 96 г/моль
Моль SO₄ в образце = 85.44 г / 96 г/моль = 0.89 моль
8. Так как олеум содержит SO₃ (серный ангидрид), мы можем предположить, что SO₄ является продуктом реакции между SO₃ и Ba, следовательно можно вывести уравнение реакции для SO₃ (SO₃ + BaSO₄ = BaSO₄ + SO₄).
9. Найдем количество серы (S) в исходном растворе:
Масса серы = масса SO₄* 1 моль S / 1 моль SO₄ = 0.89 моль * 32 г/моль = 28.48 г
Массовая доля серы = 28.48 г / (160 * 1.15) * 100% = 15.9%
Итак, массовая доля оксида серы (VI) в олеуме составляет приблизительно 15,9%.
