При разложении карбоната бария – соли слабой угольной кислоты образуется оксид бария и выделяется углекислый газ:
BaCO3 → BaO + CO2↑ (нагревание)
Карбонат бария в воде не растворяется. При взаимодействии оксида щелочно-земельного металла с водой образуется щелочь:
BaO + H2O → Ba(OH)2
С сульфатом натрия взаимодействует только гидроксид бария:
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓+ 2NaOH
Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при прокаливании карбоната бария:
ν(CO2) = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль, следовательно, в результате реакции разложения карбоната бария образовалось 0,2 моль оксида бария и прореагировало также 0,2 моль карбоната бария.
Вычислим массу образовавшегося оксида бария, взаимодействующего с водой:
m(BaO) = 153 г/моль · 0,2 моль = 30,6 г; тогда масса оставшегося карбоната бария равна:
mост.(BaCO3) = 50 г – 30,6 г = 19,4 г
Плотность воды при н.у. ρ(H2O) = 1г/см3, следовательно, ее масса в 100 мл равна 100 г.
По уравнениям реакций ν(BaO) = ν(Ba(OH)2) = ν(BaSO4), следовательно, ν(Ba(OH)2) = ν(BaSO4) = 0,2 моль
Вычислим массу и количество сульфата натрия, взаимодействующего с щелочью:
m(Na2SO4) = 200 г · 0,2 = 40 г; ν(Na2SO4) = 40 г/142 г/моль ≈ 0,282 моль.
Поскольку по уравнению реакции щелочь и сульфат натрия реагируют в эквимолярных количествах, то в избытке количество вещества сульфата бария.
ν(NaOH) = 2ν(Ba(OH)2) = 0,2 моль · 2 = 0,4 моль, m(NaOH) = 40 г/моль · 0,4 моль = 16 г
В результате обменной реакции между гидроксидом бария и сульфатом натрия в осадок выпадает сульфат бария, поэтому необходимо учесть его массу при расчетах массы раствора:
ν(BaSO4) = 0,2 моль; m(BaSO4) = 233 г/моль · 0,2 моль = 46,6 г
Вычислим массу образовавшегося раствора с учетом того, что карбонат бария в воде не растворим, поэтому не вносит вклад в массу этого раствора:
m(р-ра) = 30,6 г + 100 г + 200 г – 46,6 г = 284 г
Определим массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе:
ω(NaOH) = 16 г/284 г · 100% = 5,63%
Популярные вопросы