Дано:
- Химическое количество серной кислоты (H2SO4) = 0,20 моль
- Химическое количество хлорида бария (BaCl2) = 0,30 моль
Найти:
- Массу образовавшегося осадка сульфата бария (BaSO4)
- Химические количества ионов в растворе после реакции.
Решение:
1. Записываем уравнение реакции между серной кислотой и хлоридом бария:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 (осадок) + 2 HCl
2. Определяем стехиометрию реакции:
- На 1 моль H2SO4 реагирует 1 моль BaCl2, образуя 1 моль BaSO4.
3. Определяем, какое вещество будет лимитирующим:
- У нас есть 0,20 моль H2SO4 и 0,30 моль BaCl2.
- Для 0,20 моль H2SO4 необходимо 0,20 моль BaCl2. Поскольку у нас есть 0,30 моль BaCl2, то H2SO4 является лимитирующим реагентом.
4. Рассчитываем количество образовавшегося BaSO4:
- Так как на 1 моль H2SO4 образуется 1 моль BaSO4, то из 0,20 моль H2SO4 получится 0,20 моль BaSO4.
5. Рассчитываем массу осадка BaSO4:
- Молярная масса BaSO4:
- Ba: 137,33 г/моль
- S: 32,07 г/моль
- O4: 16,00 г/моль * 4 = 64,00 г/моль
- Общая молярная масса = 137,33 + 32,07 + 64,00 = 233,40 г/моль
Масса BaSO4 = количество BaSO4 * молярная масса BaSO4
Масса BaSO4 = 0,20 моль * 233,40 г/моль = 46,68 г
6. Определяем химические количества ионов в растворе после реакции:
- После реакции остаётся неиспользованный BaCl2:
Количество BaCl2 израсходовано = 0,20 моль (по H2SO4)
Оставшееся количество BaCl2 = 0,30 моль - 0,20 моль = 0,10 моль
Теперь определяем количество ионов:
- Ионы водорода (H+) из H2SO4: так как 0,20 моль H2SO4 полностью реагировало, образовалось 0,20 моль H+.
- Оставшиеся ионы: 0,20 моль HCl, которые также диссоциируют на H+ и Cl-. Таким образом, количество H+ будет 0,20 моль.
- Общее количество H+ в растворе = 0,20 моль (из H2SO4) + 0,20 моль (из HCl) = 0,40 моль.
- Ионы сульфата (SO4^2-): 0,20 моль (из H2SO4).
- Ионы хлора (Cl-): 0,10 моль (из оставшегося BaCl2) + 0,20 моль (из 0,20 моль HCl) = 0,30 моль.
- Ионы бария (Ba2+): 0,20 моль (из BaCl2).
Ответ:
- Масса образовавшегося осадка BaSO4 = 46,68 г.
- Химические количества ионов в растворе:
- H+ = 0,40 моль
- SO4^2- = 0,20 моль
- Cl- = 0,30 моль
- Ba2+ = 0,20 моль