Дано:
- Масса 4%-ного раствора сульфата натрия (Na2SO4) = 120 г
- Концентрация раствора BaCl2 = 0,45 моль/л
- Объем раствора BaCl2 = 60 мл = 0,060 л
- Общий объем фильтрата = 260 мл = 0,260 л
Найти:
- Массу осадка
- Молярные концентрации веществ в фильтрате
Решение:
1. Найдем массу сульфата натрия в растворе:
Массовая доля Na2SO4 = 4% = 0,04
Масса Na2SO4 = 0,04 * 120 г = 4,8 г
2. Рассчитаем количество вещества Na2SO4:
Молекулярная масса Na2SO4 = (2 * 23) + 32 + (4 * 16) = 46 + 32 + 64 = 142 г/моль
Количество вещества Na2SO4 = 4,8 г / 142 г/моль = 0,0338 моль
3. Найдем количество вещества BaCl2 в 60 мл раствора:
Количество вещества BaCl2 = 0,45 моль/л * 0,060 л = 0,027 моль
4. Реакция между Na2SO4 и BaCl2:
Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 (осадок) + 2 NaCl
Сотношение по уравнению 1:1. Следовательно, если BaCl2 реагирует полностью, то количество осадка будет равно минимальному количеству реагентов.
5. Количество осадка BaSO4:
Количество вещества Na2SO4 = 0,0338 моль
Количество вещества BaCl2 = 0,027 моль
Ограничивающий реагент: BaCl2, так как его меньше.
6. Найдем массу осадка BaSO4:
Молекулярная масса BaSO4 = 137 + 32 + (4 * 16) = 137 + 32 + 64 = 233 г/моль
Масса осадка = 0,027 моль * 233 г/моль = 6,291 г
7. Определим концентрации веществ в фильтрате:
Количество вещества Na2SO4, оставшееся в фильтрате:
Na2SO4 полностью не прореагировала. Количество вещества в фильтрате:
Общее количество вещества Na2SO4 - реагировавшее количество = 0,0338 моль - 0,027 моль = 0,0068 моль
Объем фильтрата = 0,260 л
Молярная концентрация Na2SO4 = 0,0068 моль / 0,260 л = 0,026 моль/л
Молярная концентрация Ba2+ и Cl-:
Все Ba2+ и Cl- из не среагировавшего BaCl2 останутся в фильтрате:
Количество вещества BaCl2, оставшееся в фильтрате:
Избыточное количество BaCl2 = 0,027 моль - 0,027 моль = 0 моль
Молярная концентрация Cl-:
Изначально было 2 * 0,027 моль = 0,054 моль Cl-, в фильтрате не было осаждено:
Молярная концентрация Cl- = 0,054 моль / 0,260 л = 0,208 моль/л
Ответ:
Масса осадка BaSO4 = 6,291 г
Молярная концентрация Na2SO4 в фильтрате = 0,026 моль/л
Молярная концентрация Cl- в фильтрате = 0,208 моль/л