Вопрос школьника
50 г смеси карбонатов бария и натрия растворили в избытке соляной кислоты. Добавление к полученному в результате реакций раствору избытка раствора сульфата натрия приводит к выпадению 46,6 г осадка.
Напишите уравнения протекающих реакций и определите массовые доли (в %) карбонатов в смеси
Ответ от учителя
Уравнение реакции между смесью карбонатов бария и натрия и соляной кислотой:
BaCO3 + Na2CO3 + 2HCl → BaCl2 + 2NaCl + 2CO2 + H2O
Уравнение реакции между раствором сульфата натрия и полученным раствором после реакции с соляной кислотой:
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4
Масса осадка BaSO4, выпавшего после добавления раствора сульфата натрия, равна 46,6 г. Это значит, что в реакции было использовано 1 эквивалент бария, который соединился с 1 эквивалентом сульфата натрия, образуя 1 эквивалент бариевого сульфата.
Молярная масса BaSO4 равна 233,4 г/моль. Следовательно, количество молей бариевого сульфата, образовавшегося в реакции, равно:
n(BaSO4) = 46,6 г / 233,4 г/моль = 0,199 моль
Так как 1 эквивалент бария соответствует 1 эквиваленту бариевого сульфата, то количество молей бария в исходной смеси карбонатов равно 0,199 моль.
Молярная масса BaCO3 равна 197,3 г/моль, а молярная масса Na2CO3 равна 105,9 г/моль. Пусть x — массовая доля карбоната бария в смеси, тогда массовая доля карбоната натрия будет равна (1 — x).
Масса карбоната бария в смеси равна:
m(BaCO3) = n(BaCO3) * M(BaCO3) = x * M(BaCO3) * m / M(BaCO3 + Na2CO3)
где m — масса смеси карбонатов, M(BaCO3) и M(BaCO3 + Na2CO3) — молярные массы карбоната бария и смеси карбонатов соответственно.
Масса карбоната натрия в смеси равна:
m(Na2CO3) = (1 — x) * M(Na2CO3) * m / M(BaCO3 + Na2CO3)
Так как в реакции между смесью карбонатов и соляной кислотой участвуют оба карбоната, то количество молей карбоната бария и натрия должно быть одинаковым:
n(BaCO3) = n(Na2CO3)
x * M(BaCO3) * m / M(BaCO3 + Na2CO3) = (1 — x) * M(Na2CO3) * m / M(BaCO3 + Na2CO3)
x * M(BaCO3) = (1 — x) * M(Na2CO3)
x * 197,3 = (1 — x) * 105,9
x = 0,573
Ответ: массовая доля карбоната бария в смеси равна 57,3%, а массовая доля карбоната натрия — 42,7%.
