Какова масса сульфата натрия в смеси, если при растворении смеси сульфата и карбоната натрия в соляной кислоте выделяется 3,36 л газа, а при добавлении такой же смеси к избытку раствора гидроксида бария выпадает осадок массой 48,19 г?

Химия 11 класс Темы: Химические реакции и расчеты масса сульфата натрия растворение смеси газ при реакции избыток раствора осадок гидроксида бария Новый

Для решения задачи необходимо проанализировать реакции, которые происходят при взаимодействии смеси сульфата натрия и карбоната натрия с соляной кислотой и гидроксидом бария.

Шаг 1: Реакция с соляной кислотой

Смешивание карбоната натрия (Na2CO3) с соляной кислотой (HCl) приводит к образованию углекислого газа (CO2), воды (H2O) и хлорида натрия (NaCl). Реакция выглядит следующим образом:

• Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2↑

Объем выделившегося газа (CO2) составляет 3,36 л. При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество выделившегося CO2 можно рассчитать по формуле:

• n(CO2) = V / Vm = 3,36 л / 22,4 л/моль = 0,15 моль.

Из уравнения реакции видно, что 1 моль Na2CO3 дает 1 моль CO2. Таким образом, количество Na2CO3 в смеси равно 0,15 моль.

Шаг 2: Реакция с гидроксидом бария

При добавлении смеси к избытку раствора гидроксида бария (Ba(OH)2) происходит образование осадка сульфата бария (BaSO4), который является малорастворимым в воде. Реакция выглядит следующим образом:

• Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2 NaOH

Масса выпавшего осадка (BaSO4) составляет 48,19 г. Для нахождения количества вещества BaSO4 используем формулу:

• n(BaSO4) = m / M,

где m - масса осадка, M - молярная масса BaSO4 (Ba = 137,33 г/моль, S = 32,07 г/моль, O = 16 г/моль × 4 = 64 г/моль). Суммарная молярная масса BaSO4 составляет:

• M(BaSO4) = 137,33 + 32,07 + 64 = 233,4 г/моль.

Теперь можем найти количество вещества BaSO4:

• n(BaSO4) = 48,19 г / 233,4 г/моль ≈ 0,206 моль.

Из уравнения реакции видно, что 1 моль Na2SO4 дает 1 моль BaSO4. Следовательно, количество Na2SO4 в смеси равно 0,206 моль.

Шаг 3: Определение массы сульфата натрия

Теперь, имея количество вещества Na2SO4, мы можем найти его массу. Молярная масса Na2SO4 составляет:

• M(Na2SO4) = 2 × 22,99 + 32,07 + 4 × 16 = 142,05 г/моль.

Теперь можем найти массу Na2SO4:

• m(Na2SO4) = n(Na2SO4) × M(Na2SO4) = 0,206 моль × 142,05 г/моль ≈ 29,27 г.

Шаг 4: Определение общей массы смеси

Теперь мы можем найти массу карбоната натрия. Молярная масса Na2CO3 составляет:

• M(Na2CO3) = 2 × 22,99 + 12,01 + 3 × 16 = 105,99 г/моль.

Теперь можем найти массу Na2CO3:

• m(Na2CO3) = n(Na2CO3) × M(Na2CO3) = 0,15 моль × 105,99 г/моль ≈ 15,90 г.

Шаг 5: Итоговая масса смеси

Теперь, зная массы Na2SO4 и Na2CO3, можем найти общую массу смеси:

• m(смеси) = m(Na2SO4) + m(Na2CO3) = 29,27 г + 15,90 г ≈ 45,17 г.

Таким образом, масса сульфата натрия в смеси составляет примерно 29,27 г.