Как найти количество вещества раствора в химии

Большинство
химических, биохимических реакций
протекают в растворах, поэтому тема
«Концентрация растворов» относится к
важнейшим в курсе химии. Без знаний и
определенных навыков по этой теме
невозможно приготовить растворы для
проведения заданного эксперимента,
контролировать протекание как отдельной
реакции, так и технологического процесса
в целом, т.к. различными методами анализа
(чисто химическими или инструментальными)
чаще всего определяются концентрации
веществ.

Основные понятия и определения

Растворами называют гомогенные
многокомпонентные системы (жидкие,
газообразные, твердые), в которых
соотношение между компонентами может
меняться в широких пределах.

Один из компонентов раствора называют
растворителем – чаще это то вещество,
которое при образовании раствора не
меняет своего агрегатного состояния
(если таких веществ несколько, то за
растворитель обычно принимают тот
компонент, которого больше).

Соотношение компонентовв растворе
можно показать различными способами.
В зависимости от того, в каких единицах
показано это соотношение, различаютмассовую (мольную, объемную) долю
растворенного вещества,титр,
молярность, моляльность, нормальностьраствора и др.

Прежде чем приступить к решению задач
на тему «Концентрация растворов»,
следует помнить, что необходимое
количество твердого вещества обычно
взвешивают или отмеряют его объем.
Единицы измерения массы:грамм (г),
килограмм (кг), тонна (т) и др.; в международной
системе (СИ) – кг. Соотношение размерностей:
1т = 10³кг = 10⁶ г.Жидкие илигазообразные вещества обычно не
взвешивают, а отмеряют необходимый их
объем. Единицы измеренияобъема:
миллилитр (млилисм³),
литр (лили дм³), кубометр (м³).
Соотношение размерностей: 1м³=
10³ л (дм³) = 10⁶мл (см³).
За единицу объема в СИ принят м³.
Соотношение междуобъемом и массойопределяетсяплотностью
= m(X)/V(X). Плотность в СИ измеряется
в кг/м³; на практике используются
и другие размерности (г/мл, кг/л,т/м³и др.). Следует иметь в виду, что выражение
плотности вг/мл, кг/л илит/м³
дает одну и ту же величину, но для
перевода в СИ (кг/м³) ее необходимо
умножить на 1000. Так, плотность жидкой
воды (н.у.) равна 1г/мл = 1 кг/л = 1т/м³,
в СИ – 1000 кг/м³.

Моль– химическое количество
вещества – одна из основных единиц СИ
– это количество вещества, содержащее
столько формульных единиц (молекул,
атомов, ионов, электронов или др. частиц),
сколько атомов содержится в нуклиде¹²С массой 0,012 кг. Масса 1моль
вещества(Х)называетсямолярной массой, обозначаетсяМ(Х)и в соответствии с определением выражается
вг/моль. Молярная массачисленноравна относительной молекулярной массе.

Например, М(Na) = 23 г/моль,
М(O₂) = 32 г/моль,M(CaSO₃)
= 120 г/моль,M(SO₃^2–)
= 80 г/ моль и т.д.

Масса и химическое количество
какого-либо вещества, n(Х),
связаны молярной массой этого вещества,M(X):

Объем газообразного вещества V(Х)
и его химическое количествосвязаны
молярным объемомV_M:

Плотность газов, состоящих из
неполярных или малополярных молекул
(H₂,O₂,N₂,CO,CO₂и др.), с точностью,
достаточной для технических расчетов,
можно определить с помощьюмолярного
объемаи молярной массы:

При решении учебныхзадач обычно
предполагается, что при нормальных
условияхV_m =
22,4 дм³/моль
(или л/моль).

Способы выражения соотношения
компонентов в растворе

Массовая доля растворенного вещества
показывает соотношение массы
растворенного вещества и массы раствора;
это безразмерная физическая величина,
выражают ее в долях единицы или
в процентах (%):

где m(X) – масса растворенного вещества;

m_р–ра – масса раствора.

Например, в растворе КОН с массовой
долей растворенного вещества w(КОН)
= 0,2 (или 20%) соотношение масс КОН и раствораm(KOH)/m_р–ра
= 0,2 (или, другими словами, в 100 граммах
такого раствора содержится 20 гKOH).

Обратите внимание, что массовая
доля –относительная величина,
поэтому в уравнениях (1.4, 1.5)масса,как раствора, так и отдельных его
компонентов, может выражаться влюбых,
ноодинаковыхединицах измерения
(г, кг, т).

Коэффициент растворимости. Растворимость
– Эти характеристики часто приводят
в справочной (особенно технической)
литературе:

– коэффициент растворимости (k_s)показывает соотношение масс растворенного
вещества и растворителя:

– растворимость вещества(S)
– это максимальная масса вещества,
которую можно растворить в 100 г
растворителя.

Концентрация количества вещества
(или молярная концентрация растворенного
вещества или молярность раствора).

Молярность раствора, С(X),
показывает, какое количество
растворенного вещества содержится в 1
литре раствора. Она равна отношению
химического

количества растворенного вещества,
n(X), к объему раствора V_р–ра:

Например, С(H₂SO₄)
= 2 моль/дм³или 2 моль/л или 2 М
означает, что в одном дм³(1 литре)
такого раствора содержится 2 моля серной
кислоты.

Пересчет массовой доли растворенного
вещества в молярность раствора (и
наоборот)

Для пересчета массовой доли растворенного
вещества в молярность необходимо в
уравнении (1.4) массу растворенного
вещества выразить через его количество
(моль), а массу раствора – через его
объем (л):

m(X) = n(X)·M(X) и m_р-ра =V_р-ра·_р-ра,
тогда получим:

w(X)
= n(X)·M(X)/V_р-ра·_р-ра
= С(Х)∙ М(Х)/ V_р-ра·_р-ра

В полученном уравнении необходимо
учесть соответствие единиц
измеренияплотности (г/мл, кг/л) имолярной массы (г/моль);тогда
получим окончательное уравнение:

Пример 1.Рассчитать молярность
раствора серной кислоты с массовой
долей растворенного вещества,w(H₂SO₄)
= 0,96 и плотностью 1,84 г/мл.

Решение

1 способ:
w(H₂SO₄)
= m(H₂SO₄)/m_р–ра,
С(H₂SO₄)
= n(H₂SO₄)/V_р–ра;

а) рассчитаем массу раствора объемом 1
л:

m_р–ра =V_р–ра11,84 = 1,84 кг = 1840 г;

б) рассчитаем массу растворенного
вещества:

из w(H₂SO₄)
= m(H₂SO₄)/m_р–ра

найдем m(H₂SO₄)
= w(H₂SO₄)m_р–ра
= 0,961840
= 1766 г;

в) рассчитаем количество растворенного
вещества, моль и соответственно молярность
раствора:

n(H₂SO₄)
=моль; поскольку это количество содержится
в 1 л раствора, то его молярностьC(H₂SO₄)
= 18 моль/л.

Ответ: С(H₂SO₄)
= 18 моль/л или 18 М.

2 способ:

Выведем уравнение для пересчета w(H₂SO₄)
в С(H₂SO₄):

С(H₂SO₄)
== 0,96·1000·1,84/98 = 18 моль/л (18 М)

Пример 2. Рассчитать
массовую долю серной кислоты,w(H₂SO₄),
в 2 М раствореH₂SO₄с плотностью 1,12 г/мл.

Решение

1 способ:
С(H₂SO₄)
= n(H₂SO₄)/V_р–ра;
w(H₂SO₄)
= m(H₂SO₄)/m_р–ра,

а) рассчитаем массу 1 л раствора: m
_р–ра =V_р–ра·_р–ра= 1·1,12 =1,12 кг = =1120 г

б) из С(H₂SO₄)
=n/V_р–рарассчитаем количество (моль), а затем
массу растворенного вещества в 1 л
2 М раствора: в 1 л содержится 2 мольH₂SO₄(равно молярности раствора, по определению);
тогдаm(H₂SO₄)
= 98×2 = 196 г.

в) рассчитаем массовую долю H₂SO₄в растворе:

w(H₂SO₄)
= m/m_р–ра
= 196/1120 = 0,175 (17,5 %)

Ответ: w(H₂SO₄)
= 0,175 или
17,5 %.

2 способ:

Выведем уравнение для пересчета С(H₂SO₄)
вw(H₂SO₄):

w(H₂SO₄)
= C(H₂SO₄)∙M(H₂SO₄)/1000∙ρ
= 2∙98/1000∙1.12 = 0,175

В дальнейшем имейте в виду, что при
смешивании индивидуальных веществ или
их растворов объем полученного
раствора, как правило,не равен сумме
объемов исходных компонентов. Чем
больше меняется химическая природа
веществ при растворении или чем больше
различаются по концентрации (плотности)
смешиваемые компоненты, тем больше
отличается объем полученного раствора
от суммы объемов исходных компонентов
или растворов (чаще он меньше этой
суммы). Складываютсямассы компонентов,
а объем полученного раствора рассчитывается
с учетом его плотности.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля ω компонента раствора определяется как отношение массы данного компонента Х, содержащегося в данной массе раствора к массе всего раствора m. Массовая доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра (0 < ω_р.в. < 1)                (1)

Массовый процент представляет собой массовую долю, умноженную на 100:

ω(Х) = m(Х)/m · 100% (0% < ω(Х) < 100%)                (2)

где ω(X) – массовая доля компонента раствора X; m(X) – масса компонента раствора X; m – общая масса раствора.

Мольная доля χ компонента раствора равна отношению количества вещества данного компонента X к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе.

Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества Х и растворителя (например, Н₂О), мольная доля растворённого вещества равна:

χ(X) = n(X)/(n(X) + n(H₂O))                (3)

Мольный процент представляет мольную долю, умноженную на 100:

χ(X), % = (χ(X)·100)%                (4)

Объёмная доля φ компонента раствора определяется как отношение объёма данного компонента Х к общему объёму раствора V. Объёмная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

φ(Х) = V(Х)/V  (0 < φ(Х) < 1)             (5)

Объёмный процент представляет собой объёмную долю, умноженную на 100.

φ(X), % = (φ(X)·100)%                

Молярность (молярная концентрация) C или C_м определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

C_м(Х) = n(Х)/V                   (6)

Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: C_м(H₂SO₄) = 0,8 моль/л или 0,8М.

Нормальность С_н определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:

C_н(Х) = n_экв.(Х)/V                   (7)

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: С_н(H₂SO₄) = 0,8 моль-экв/л или 0,8н.

Титр Т показывает, сколько граммов растворённого вещества X содержится в 1 мл или в 1 см³ раствора:

T(Х) = m(Х)/V                   (8)

где m(X) – масса растворённого вещества X, V – объём раствора в мл.

Моляльность раствора μ показывает количество растворённого вещества X в 1 кг растворителя:

μ(Х) = n(Х)/m_р-ля                   (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, m_р-ля – масса растворителя в кг.

Мольное (массовое и объёмное) отношение – это отношение количеств (масс и объёмов соответственно) компонентов в растворе.

Необходимо иметь ввиду, что нормальность С_н всегда больше или равна молярности С_м. Связь между ними описывается выражением:

С_м = С_н · f(Х)               (10)

Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности С_м, которые необходимо пересчитать в нормальность С_н и величины нормальности С_н, которые следует пересчитать в молярность С_м.

Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:

С_н = С_м/f(Х)                   (11)

Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов

Таблица 2

Значения молярности и нормальности растворов

Между объёмами V и нормальностями С_н реагирующих веществ существует соотношение:

V₁ С_н,1 =V₂ С_н,2                    (12)

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте молярность, нормальность, моляльность, титр, мольную долю и мольное отношение для 40 мас.% раствора серной кислоты, если плотность этого раствора равна 1,303 г/см³.

Решение.

Масса 1 литра раствора равна М = 1000·1,303 = 1303,0 г.

Масса серной кислоты в этом растворе: m = 1303·0,4 = 521,2 г.

Молярность раствора С_м = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора С_н = 5,32/(1/2) = 10,64 н.

Титр раствора Т = 521,2/1000 = 0,5212 г/см³.

Моляльность μ = 5,32/(1,303 – 0,5212) = 6,8 моль/кг воды.

Обратите внимание на то, что в концентрированных растворах моляльность (μ) всегда больше молярности (С_м). В разбавленных растворах наоборот.

Масса воды в растворе: m = 1303,0 – 521,2 = 781,8 г.

Количество вещества воды: n = 781,8/18 = 43,43 моль.

Мольная доля серной кислоты: χ = 5,32/(5,32+43,43) = 0,109. Мольная доля воды равна 1– 0,109 = 0,891.

Мольное отношение равно 5,32/43,43 = 0,1225.

Задача 2. Определите объём 70 мас.% раствора серной кислоты (r = 1,611 г/см³), который потребуется для приготовления 2 л 0,1 н раствора этой кислоты.

Решение.

2 л 0,1н раствора серной кислоты содержат 0,2 моль-экв, т.е. 0,1 моль или 9,8 г.

Масса 70%-го раствора кислоты m = 9,8/0,7 = 14 г.

Объём раствора кислоты V = 14/1,611 = 8,69 мл.

Задача 3. В 5 л воды растворили 100 л аммиака (н.у.). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию NH₃ в полученном растворе, если его плотность равна 0,992 г/см³.

Решение.

Масса 100 л аммиака (н.у.) m = 17·100/22,4 = 75,9 г.

Масса раствора m = 5000 + 75,9 = 5075,9 г.

Массовая доля NH₃ равна 75,9/5075,9 = 0,0149 или 1,49 %.

Количество вещества NH₃ равно 100/22,4 = 4,46 моль.

Объём раствора V = 5,0759/0,992 = 5,12 л.

Молярность раствора С_м = 4,46/5,1168 = 0,872 моль/л.

Задача 4. Сколько мл 0,1М раствора ортофосфорной кислоты потребуется для нейтрализации 10 мл 0,3М раствора гидроксида бария?

Решение.

Переводим молярность в нормальность:

0,1 М Н₃РО₄  0,3 н; 0,3 М Ва(ОН)₂  0,6 н.

Используя выражение (12), получаем: V(H₃P0₄)=10·0,6/0,3 = 20 мл.

Задача 5. Какой объем, мл  2 и 14 мас.% растворов NaCl потребуется для приготовления 150 мл 6,2 мас.% раствора хлорида натрия?

Плотности растворов NaCl:

Решение.

Методом интерполяции рассчитываем плотность 6,2 мас.% раствора NaCl:

_6,2% =_6% + 0,2(_7% —_6% )/(7 – 6) = 1,0410 + 0,0016 = 1,0426 г/см³.

Определяем массу раствора: m = 150·1,0426 = 156,39 г.

Находим массу NaCl в этом растворе: m = 156,39·0,062 = 9,70 г.

Для расчёта объёмов 2 мас.% раствора (V₁) и 14 мас.% раствора (V₂) составляем два уравнения с двумя неизвестными (баланс по массе раствора и по массе хлорида натрия):

156,39 = V₁ 1,012 + V₂ 1,101 ,

9,70 = V₁·1,012·0,02 + V₂·1,101·0,14 .

Решение системы этих двух уравнений дает V₁ =100,45 мл и V₂ = 49,71 мл.

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Рассчитайте нормальность 2 М раствора сульфата железа (III), взаимодействующего со щёлочью в водном растворе.

12 н.

3.2. Определите молярность 0,2 н раствора сульфата магния, взаимодействующего с ортофосфатом натрия в водном растворе.

0,1 M.

3.3. Рассчитайте нормальность 0,02 М раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в нейтральной среде.

0,06 н.

3.4. Определите молярность 0,1 н раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

0,02 M.

3.5. Рассчитать нормальность 0,2 М раствора K₂Cr₂O₇, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

1,2 M.

3.6. 15 г CuSO₄·5H₂O растворили в 200 г 6 мас.% раствора CuSO₄. Чему равна массовая доля сульфата меди, а также молярность, моляльность и титр полученного раствора, если его плотность составляет 1,107 г/мл?

0,1; 0,695М; 0,698 моль/кг; 0,111 г/мл.

3.7. При выпаривании 400 мл 12 мас.% раствора KNO₃ (плотность раствора 1,076 г/мл) получили 2М раствор нитрата калия. Определить объём полученного раствора, его нормальную концентрацию и титр.

255 мл; 2 н; 0,203 г/мл.

3.8. В 3 л воды растворили 67,2 л хлороводорода, измеренного при нормальных условиях. Плотность полученного раствора равна 1,016 г/мл. Вычислить массовую, мольную долю растворённого вещества и мольное отношение растворённого вещества и воды в приготовленном растворе.

0,035; 0,0177; 1:55,6.

3.9. Сколько граммов NaCl надо добавить к 250 г 6 мас.% раствору NaCl, чтобы приготовить 500 мл раствора хлорида натрия, содержащего 16 мас.% NaCl? Плотность полученного раствора составляет 1,116 г/мл. Определить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

74,28 г; 3,05 М; 0,179 г/мл.

3.10. Определить массу воды, в которой следует растворить 26 г ВaCl₂·2H₂O для получения 0,55М раствора ВaCl₂ (плотность раствора 1,092 г/мл). Вычислить титр и моляльность полученного раствора.

192,4 г; 0,111 г/мл; 0,56 моль/кг.

Основные формулы для решения задач по химии

05-Авг-2012 | комментариев 450 | Лолита Окольнова

Все, все основные задачи по химии решаются с помощью

нескольких основных понятий и формул.

У всех веществ разная масса, плотность и объем. Кусочек металла одного элемента может весить во много раз больше, чем точно такого же размера кусочек другого металла.

Моль (количество моль)

обозначение: моль, международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится N_A частиц (молекул, атомов, ионов). Поэтому была введена универсальная величина — количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено… моль вещества»

N_A = 6,02 · 10²³ 

N_A — число Авогадро.  Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Несколько миллионов. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 10²³ частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества.

1 моль =  6,02 · 10²³ частиц 

Это была первая из основных формул для решения задач.

Молярная масса вещества

Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества. Обозначается как M

Есть еще молекулярная масса — Mr

Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.

Например, нам дана серная кислота — H₂SO₄. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.
Mr(H₂SO₄)=1•2+32+16•4=98 гмоль.

Вторая необходимая формула для решения задач —

формула массы вещества:

Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.

Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.

Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.

Третья формула для решения задач по химии —

объем вещества:

Откуда взялось число 22.4?  Из закона Авогадро:

в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём V_m = 22,413 996(39) л

Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.

Итак,  основные формулы для решения задач по химии

 Число Авогадро N_A

6,02 · 10²³ частиц

Количество вещества n (моль)

n=mM

n=V22.4 (лмоль)

Масса вещества m (г)

m=n•Mr

Объем вещества V(л)

V=n•22.4 (лмоль)

или вот еще удобная табличка:

 Это формулы. Часто для решения задач нужно сначала написать уравнение реакции и (обязательно!) расставить коэффициенты — их соотношение определяет соотношение молей в процессе.

В ОГЭ и ЕГЭ по химии задач , в которых нужно было бы найти только объем массу кол-во моль нет — это обычно ЧАСТЬ решения задачи. Однако, чтобы легко решать более сложные задачи, нужно тренироваться на таких вот небольших упражнениях.

Находим количество вещества по массе

 
1 Какое количество вещества алюминия содержится в образце металла массой 10.8 г?

2 Какое количество вещества содержится в оксиде серы (VI) массой 12 г?

3 Определите количество моль брома, содержащееся в массе 12.8 г.

Находим массу по количеству вещества:

4. Определите массу карбоната натрия количеством вещества 0.25 моль.

Объем по количеству вещества:

 
5. Какой объем будет иметь азот при н.у., если его количество вещества 1.34 моль?

6. Какой объем занимают при н.у. 2 моль любого газа?
 

Ответы:/p>
 

1. 0.4 моль
2. 0.15 моль
3. 0.08 моль
4. 26.5 г
5. 30 л
6. 44.8 л

Категории:
|

Обсуждение: «Основные формулы для решения задач по химии»

(Правила комментирования)

Расчеты массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества

Для расчета массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если данные по одному из веществ представлены в виде раствора с определенной массовой долей этого растворенного вещества, следует воспользоваться нижеследующим алгоритмом:

1) Прежде всего следует найти массу растворенного вещества. Возможны две ситуации:

* В условии даны масса раствора и массовая доля растворенного вещества (концентрация). В этом случае масса растворенного вещества рассчитывается по формуле:

* В условии даны объем раствора вещества, плотность этого раствора и массовая доля растворенного вещества в этом растворе. В таком случае следует воспользоваться формулой для расчета массы раствора:

После чего следует рассчитать массу растворенного вещества по формуле 1.

2) Рассчитать количество вещества (моль) участника реакции, масса которого стала известна из расчетов выше. Для этого воспользоваться формулой:

3) Записать уравнение реакции и убедиться в правильности расставленных коэффициентов.

4) Рассчитать количество моль интересующего участника реакции исходя из известного количества другого участника реакции, зная, что количества веществ любых двух участников реакции A и B относятся друг к другу как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции, то есть:

Если  в условии требовалось рассчитать количество вещества, то действия на этом заканчиваются. Если же требуется найти его массу или объем, следует переходить к следующему пункту.

5) Зная количество вещества, определенное в п.4, мы можем рассчитать его массу по формуле:

Также, если вещество является газообразным и речь идет о нормальных условиях (н.у.), его объем может быть рассчитан по формуле:

Рассмотрим пару примеров расчетных задач по этой теме.

Пример 1

Рассчитайте массу осадка, который образуется при добавлении к 147 г 20%-ного раствора серной кислоты избытка раствора нитрата бария.

Решение:

1) Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

m(H₂SO₄) = w(H₂SO₄) ∙ m(р-ра H₂SO₄)/100% = 147 г ∙ 20% /100%  = 29,4 г

2) Рассчитаем количество вещества (моль) серной кислоты:

n(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) / M(H₂SO₄) = 29,4 г/98 г/моль =  0,3 моль.

3) Запишем уравнение взаимодействия серной кислоты с нитратом бария:

H₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + 2HNO₃

4) В результате расчетов стало известно количество вещества серной кислоты. Осадок представляет собой сульфат бария. Зная, что:

n(BaSO₄)/n(H₂SO₄) = k(BaSO₄)/k(H₂SO₄), где n — количество вещества, а k — коэффициент в уравнении реакции,

можем записать:

n(BaSO₄) = n(H₂SO₄) ∙ k(H₂SO₄)/k(BaSO₄) = 0,3 моль ∙ 1/1 = 0,3 моль

5) Тогда масса осадка, т.е. сульфата бария, может  быть рассчитана следующим образом:

m(BaSO₄) = M(BaSO₄) ∙ n(BaSO₄) = 233 г/моль ∙ 0,3 моль = 69,9 г

Пример 2

Какой объем газа (н.у.) выделится при растворении необходимого количества сульфида железа (II) в 20%-ном растворе соляной кислоты с плотностью 1,1 г/мл и объемом 83 мл.

Решение:

1) Рассчитаем массу раствора соляной кислоты:

m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) ∙ ρ(р-ра HCl) = 83 мл ∙ 1,1 г/мл = 91,3 г

Далее рассчитаем массу чистого хлороводорода, входящего в состав кислоты:

m(HCl) = m(р-ра HCl) ∙ w(HCl)/100% = 91,3 г ∙ 20%/100% = 18,26 г

2) Рассчитаем количество вещества хлороводорода:

n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 18,26 г/36,5 г/моль = 0,5 моль;

3) Запишем уравнение реакции сульфида железа (II) с соляной кислотой:

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑

4) Исходя из уравнения реакции следует, что количество прореагировавшей соляной кислоты с количеством выделившегося сероводорода связано соотношением:

n(HCl)/n(H₂S) = 2/1, где 2 и 1 — коэффициенты перед HCl и и H₂S соответственно

Следовательно:

n(H₂S) = n(HCl)/2 = 0,5/2 = 0,25 моль

5) Объем любого газа, находящегося при нормальных условиях, можно рассчитать по формуле V(газа) = V_m ∙ n(газа), тогда:

V(H₂S) = V_m ∙ n(H₂S) = 22,4 л/моль ∙ 0,25 моль = 5,6 л

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/