Номер 6, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

6. Рассчитайте массу и химическое количество сульфата бария, который образуется при действии раствора, содержащего серную кислоту массой 19,2 г, на раствор нитрата бария массой 200 г, в котором массовая доля $Ba(NO_3)_2$ равна 10 %.

Дано:

$m(H_2SO_4) = 19,2 \text{ г}$
$m_{р-ра}(Ba(NO_3)_2) = 200 \text{ г}$
$\omega(Ba(NO_3)_2) = 10 \% = 0,1$

$m(H_2SO_4) = 0,0192 \text{ кг}$
$m_{р-ра}(Ba(NO_3)_2) = 0,2 \text{ кг}$

Найти:

$m(BaSO_4) - ?$
$n(BaSO_4) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между серной кислотой и нитратом бария. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый осадок сульфата бария:

$H_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, необходимых для решения задачи. Для этого используем округленные значения атомных масс из Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: $Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16, Ar(Ba)=137, Ar(N)=14$.

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

$M(Ba(NO_3)_2) = 137 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 137 + 2 \cdot 62 = 261 \text{ г/моль}$

$M(BaSO_4) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \text{ г/моль}$

3. Вычислим массу чистого нитрата бария $Ba(NO_3)_2$, содержащегося в 200 г его 10%-го раствора:

$m(Ba(NO_3)_2) = m_{р-ра}(Ba(NO_3)_2) \cdot \omega(Ba(NO_3)_2) = 200 \text{ г} \cdot 0,1 = 20 \text{ г}$

4. Найдем химическое количество (число моль) каждого из исходных реагентов:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{19,2 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,196 \text{ моль}$

$n(Ba(NO_3)_2) = \frac{m(Ba(NO_3)_2)}{M(Ba(NO_3)_2)} = \frac{20 \text{ г}}{261 \text{ г/моль}} \approx 0,0766 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов является лимитирующим (находится в недостатке), чтобы рассчитать по нему количество продукта. Согласно уравнению реакции, серная кислота и нитрат бария реагируют в мольном соотношении 1:1. Сравнивая полученные количества веществ, видим, что $0,0766 \text{ моль} < 0,196 \text{ моль}$. Следовательно, нитрат бария $Ba(NO_3)_2$ находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты ведем по $Ba(NO_3)_2$.

6. Рассчитаем химическое количество сульфата бария $BaSO_4$. По уравнению реакции, из 1 моль $Ba(NO_3)_2$ образуется 1 моль $BaSO_4$. Таким образом, их количества равны:

$n(BaSO_4) = n(Ba(NO_3)_2) \approx 0,0766 \text{ моль}$

7. Наконец, вычислим массу образовавшегося сульфата бария:

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) \approx 0,0766 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} \approx 17,85 \text{ г}$

Округляя полученные значения до трех значащих цифр (в соответствии с точностью исходных данных, например, 19,2 г), получаем:

Ответ: химическое количество сульфата бария $n(BaSO_4) \approx 0,0766 \text{ моль}$; масса сульфата бария $m(BaSO_4) \approx 17,9 \text{ г}$.