Question

Карбонат бария массой 15 г растворили при нагревании в 250 мл 20%-ной азотной кислоты (ρ = 1,1 г/мл). Какова массовая доля соли в образовавшемся растворе? В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить реагент в недостатке, рассчитать массу образовавшейся соли и конечного раствора, затем найти массовую долю.

**Уравнение реакции:**

$$\ce{BaCO3 + 2HNO3 -> Ba(NO3)2 + CO2 ^ + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества карбоната бария:

$$n(\ce{BaCO3}) = \frac{m(\ce{BaCO3})}{M(\ce{BaCO3})} = \frac{15}{197} = 0{,}076 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу раствора азотной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) = ho_{	ext{р-ра}} \cdot V_{	ext{р-ра}} = 1{,}1 \cdot 250 = 275 	ext{ г}$$

Определим массу чистой кислоты:

$$m(\ce{HNO3}) = m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) \cdot \omega(\ce{HNO3}) = 275 \cdot 0{,}2 = 55 	ext{ г}$$

Вычислим количество вещества азотной кислоты:

$$n(\ce{HNO3}) = \frac{m(\ce{HNO3})}{M(\ce{HNO3})} = \frac{55}{63} = 0{,}87 	ext{ моль}$$

3) Определим реагент в недостатке, сравнив мольные отношения:

$$\frac{n(\ce{BaCO3})}{1} : \frac{n(\ce{HNO3})}{2} = \frac{0{,}076}{1} : \frac{0{,}87}{2} = 0{,}076 : 0{,}435$$

Так как $0{,}076 < 0{,}435$, карбонат бария находится в недостатке. Расчёты проводим по нему.

4) Найдём количество вещества и массу нитрата бария:

$$n(\ce{Ba(NO3)2}) = n(\ce{BaCO3}) = 0{,}076 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Ba(NO3)2}) = n(\ce{Ba(NO3)2}) \cdot M(\ce{Ba(NO3)2}) = 0{,}076 \cdot 261 = 19{,}836 	ext{ г}$$

5) Вычислим массу углекислого газа, выделившегося при реакции:

$$n(\ce{CO2}) = n(\ce{BaCO3}) = 0{,}076 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CO2}) = n(\ce{CO2}) \cdot M(\ce{CO2}) = 0{,}076 \cdot 44 = 3{,}344 	ext{ г}$$

6) Определим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m(\ce{BaCO3}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) - m(\ce{CO2}) = 15 + 275 - 3{,}344 = 286{,}656 	ext{ г}$$

7) Рассчитаем массовую долю нитрата бария в растворе:

$$\omega(\ce{Ba(NO3)2}) = \frac{m(\ce{Ba(NO3)2})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{19{,}836}{286{,}656} = 0{,}0692 = 6{,}92\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии