Дано:
- Массовая доля кислорода (w(O)) = 0,3701
- Массовая доля соли в растворе = 15,0%
- Масса раствора = 530 г
Найти: Химическое количество ионов бария в растворе.
Решение:
1. Рассчитаем массу соли в растворе:
m(соли) = масса раствора * массовая доля соли
m(соли) = 530 г * 0,15 = 79,5 г
2. Обозначим количество атомов водорода как n(H). Тогда количество атомов кислорода равно 3n(H), а количество атомов углерода - 2n(Ba), где n(Ba) - количество атомов бария.
3. Запишем следующие уравнения для массовых долей элементов в соли:
- Молярная масса соли:
M(соли) = m(C) + m(H) + m(O) + m(Ba)
4. Найдем массовые доли водорода, углерода и бария относительно массы соли:
- Масса кислорода:
m(O) = w(O) * m(соли) = 0,3701 * 79,5 ≈ 29,37 г
5. Найдем число атомов кислорода и водорода:
Молярная масса кислорода = 16 г/моль, следовательно, количество молей кислорода:
n(O) = m(O) / M(O) = 29,37 г / 16 г/моль ≈ 1,84 моль
6. Поскольку количество атомов кислорода в 3 раза больше количества атомов водорода, находим количество молей водорода:
n(H) = n(O) / 3 = 1,84 моль / 3 ≈ 0,613 моль
7. Теперь найдем массу водорода:
Молярная масса водорода = 1 г/моль,
m(H) = n(H) * M(H) = 0,613 моль * 1 г/моль ≈ 0,613 г
8. Подставим значения в уравнение для молярной массы соли:
M(соли) = m(C) + m(H) + m(O) + m(Ba)
9. Поскольку количество атомов углерода в 2 раза больше количества атомов бария, обозначим количество атомов бария как n(Ba), тогда количество атомов углерода будет равно 2n(Ba). Так как каждая из этих масс связана с количеством молей, напишем:
m(C) = 12 * 2n(Ba)
m(Ba) = 137 * n(Ba)
10. У нас есть следующая система уравнений:
m(O) + m(H) + 12 * 2n(Ba) + 137 * n(Ba) = 79,5 г
Подставим известные массы:
29,37 + 0,613 + 24n(Ba) + 137n(Ba) = 79,5
11. Получаем:
(24 + 137)n(Ba) = 79,5 - 29,37 - 0,613
161n(Ba) = 49,52
n(Ba) ≈ 0,307 моль
12. Теперь найдём химическое количество ионов бария в растворе. Каждый моль бария дает один ион Ba2+, следовательно:
n(Ba2+) = n(Ba) ≈ 0,307 моль
Ответ:
Количество ионов бария в растворе составляет приблизительно 0,307 моль.