Question

Образец карбоната бария прокалили, часть вещества разложилась, при этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Масса твёрдого остатка составила 50,3 г. К остатку прилили 378 г 10%-ной тёплой азотной кислоты, в результате образовался раствор одной соли. Вычислите массу выпавшего осадка при охлаждении раствора до 20 °C, если растворимость нитрата бария при 20 °C составляет 10,3 г на 100 г воды.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить состав твёрдого остатка по объёму выделившегося газа, найти количество образовавшегося нитрата бария, вычислить массу воды в растворе и применить данные о растворимости для расчёта осадка.

**Шаг 1. Запишем уравнения реакций:**

$$\ce{BaCO3 ->[t°] BaO + CO2 ^}$$

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

$$\ce{BaO + 2HNO3 -> Ba(NO3)2 + H2O}$$

**Шаг 2. Найдём количество вещества углекислого газа, выделившегося при прокаливании:**

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Определим состав твёрдого остатка:**

Из первого уравнения: $n(\ce{BaO}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}2$ моль

$$m(\ce{BaO}) = 0{,}2 \cdot 153 = 30{,}6 	ext{ г}$$

$$m(\ce{BaCO3}) = 50{,}3 - 30{,}6 = 19{,}7 	ext{ г}$$

$$n(\ce{BaCO3}) = \frac{19{,}7}{197} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Вычислим количество азотной кислоты:**

$$m(\ce{HNO3}) = 378 \cdot 0{,}1 = 37{,}8 	ext{ г}$$

$$n(\ce{HNO3}) = \frac{37{,}8}{63} = 0{,}6 	ext{ моль}$$

Для реакции с $\ce{BaCO3}$ требуется: $2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2$ моль

Для реакции с $\ce{BaO}$ требуется: $2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4$ моль

Остаток: $0{,}6 - 0{,}2 - 0{,}4 = 0$ моль — все реагенты прореагировали полностью.

**Шаг 5. Найдём количество образовавшегося нитрата бария:**

$$n(\ce{Ba(NO3)2}) = 0{,}1 + 0{,}2 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Ba(NO3)2}) = 0{,}3 \cdot 261 = 78{,}3 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Вычислим массу воды в тёплом растворе:**

Масса $\ce{CO2}$, выделившегося при взаимодействии с кислотой:

$$m(\ce{CO2}) = 0{,}1 \cdot 44 = 4{,}4 	ext{ г}$$

Общая масса раствора после реакции:

$$m_{	ext{раствора}} = 50{,}3 + 378 - 4{,}4 = 423{,}9 	ext{ г}$$

$$m(\ce{H2O}) = 423{,}9 - 78{,}3 = 345{,}6 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Определим массу нитрата бария, остающегося в растворе при охлаждении:**

По растворимости при 20 °C на 100 г воды растворяется 10,3 г $\ce{Ba(NO3)2}$:

$$\frac{10{,}3}{100} = \frac{x}{345{,}6}$$

$$x = \frac{10{,}3 \cdot 345{,}6}{100} = 35{,}6 	ext{ г}$$

**Шаг 8. Найдём массу осадка:**

$$m_{	ext{осадка}} = 78{,}3 - 35{,}6 = 42{,}7 	ext{ г}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии