Какова массовая доля сульфата аммония в смеси, если навеску сульфата и карбоната аммония растворили в воде, добавили избыток хлорида бария, и масса выпавшего осадка составила 21,5 г? Кроме того, если ту же навеску обработать избытком соляной кислоты, то выделяется 1,12 л газа.?

Математика 11 класс Химические реакции и расчеты массовая доля сульфат аммония карбонат аммония растворение хлорид бария осадок соляная кислота выделение газа химическая реакция аналитическая химия Новый

Для решения данной задачи нам нужно проанализировать два процесса, происходящих с навеской сульфата и карбоната аммония.

Шаг 1: Определение реакции с хлоридом бария

Когда мы добавляем избыток хлорида бария к раствору, происходит осаждение сульфата бария (BaSO4), так как сульфат аммония (NH4)2SO4 реагирует с хлоридом бария:

• (NH4)2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NH4Cl

Молярная масса сульфата бария составляет примерно 233,4 г/моль. Теперь мы можем найти количество молей сульфата бария, которое осело, используя массу осадка:

Количество молей BaSO4 = масса осадка / молярная масса BaSO4 = 21,5 г / 233,4 г/моль ≈ 0,092 mol.

Шаг 2: Определение количества сульфата аммония

Из уравнения реакции видно, что на один моль сульфата аммония образуется один моль сульфата бария. Следовательно, количество сульфата аммония в навеске также составляет 0,092 моль.

Шаг 3: Определение реакции с соляной кислотой

Когда навеска обрабатывается избытком соляной кислоты, происходит реакция с карбонатом аммония (NH4)2CO3, в результате которой выделяется углекислый газ (CO2):

• (NH4)2CO3 + 2HCl → 2NH4Cl + CO2↑ + H2O

Мы знаем, что выделилось 1,12 л газа. Для газов, находящихся при нормальных условиях, 1 моль занимает 22,4 л. Таким образом, количество молей CO2:

Количество молей CO2 = объем газа / 22,4 л/моль = 1,12 л / 22,4 л/моль ≈ 0,05 mol.

Из уравнения видно, что на один моль карбоната аммония выделяется один моль углекислого газа. Следовательно, количество карбоната аммония в навеске также составляет 0,05 моль.

Шаг 4: Определение массовой доли сульфата аммония

Теперь мы можем найти массу каждого из компонентов. Молярная масса сульфата аммония (NH4)2SO4 составляет примерно 132,1 г/моль, а карбоната аммония (NH4)2CO3 - около 96,1 г/моль.

• Масса сульфата аммония = количество моль × молярная масса = 0,092 mol × 132,1 г/моль ≈ 12,15 г.
• Масса карбоната аммония = количество моль × молярная масса = 0,05 mol × 96,1 г/моль ≈ 4,805 г.

Шаг 5: Общая масса смеси и массовая доля сульфата аммония

Теперь найдем общую массу смеси:

• Общая масса смеси = масса сульфата аммония + масса карбоната аммония ≈ 12,15 г + 4,805 г ≈ 16,955 г.

Теперь мы можем вычислить массовую долю сульфата аммония:

• Массовая доля сульфата аммония = (масса сульфата аммония / общая масса смеси) × 100% ≈ (12,15 г / 16,955 г) × 100% ≈ 71,7%.

Ответ: Массовая доля сульфата аммония в смеси составляет примерно 71,7%.