Задание №34 — Типы расчётных задач
Смесь хлорида бария и гидроксида бария растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 520 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора серной кислоты. При этом образовалось 163,1 г осадка. К 130 г раствора во второй колбе добавили 166,5 г 20%-ной соляной кислоты. В результате массовая доля кислоты в растворе уменьшилась вдвое. Вычислите массовую долю хлорида бария и гидроксида бария в растворе в третьей колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Уравнения реакций:
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
Ключевая мысль. По колбам разлит один и тот же раствор, поэтому массовые доли веществ во всех трёх колбах одинаковы. Достаточно найти состав любой порции — возьмём порцию массой 130 г, и ответ для третьей колбы будет тем же.
Пусть в 130 г раствора содержится a моль BaCl2 и b моль Ba(OH)2.
Первая колба. 520 г — это ровно 4 порции по 130 г. С избытком серной кислоты барий из обоих веществ полностью переходит в осадок:
n(BaSO4) = 163,1 г / 233 г/моль = 0,7 моль = 4(a + b) → a + b = 0,175 моль.
Вторая колба. m(HCl) = 166,5 г · 0,20 = 33,3 г. С кислотой реагирует только гидроксид бария, расходуя 2 моль HCl на 1 моль:
m(HCl, израсх.) = 2b · 36,5 г/моль = 73b г.
Ни газа, ни осадка не образуется, поэтому m(р-ра) = 130 г + 166,5 г = 296,5 г.
Массовая доля кислоты уменьшилась вдвое, то есть стала 0,10:
(33,3 − 73b) / 296,5 = 0,10 → 33,3 − 73b = 29,65 → 73b = 3,65 → b = 0,05 моль.
Тогда a = 0,175 моль − 0,05 моль = 0,125 моль.
Массовые доли.
m(BaCl2) = 0,125 моль · 208 г/моль = 26 г → ω(BaCl2) = 26 г / 130 г = 0,20, или 20 %;
m(Ba(OH)2) = 0,05 моль · 171 г/моль = 8,55 г → ω(Ba(OH)2) = 8,55 г / 130 г = 0,0658, или 6,58 %.
Проверка: в 520 г раствора было бы 4 · 0,125 = 0,5 моль BaCl2 и 4 · 0,05 = 0,2 моль Ba(OH)2, всего 0,7 моль бария, что даёт 0,7 моль · 233 г/моль = 163,1 г BaSO4 — совпадает с условием.
Ответ: в третьей колбе (как и в остальных) ω(BaCl2) = 20 %, ω(Ba(OH)2) ≈ 6,58 %.
Источник: ФИПИ