Банк заданий
Химия
Задание 61249

Задание №61249 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Через 522 г 5%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 96,6 г глауберовой соли (Na₂SO₄ ∙ 10H₂O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата натрия в растворе уменьшилась в 4,5 раза. Вычислите растворимость сульфата натрия при комнатной температуре (в г на 100 г воды).

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
Формула

2. Найдем число моль нитрата бария в растворе:
m Ba(NO₃)₂= m_р_-_ра Ba(NO₃)₂⋅ ω Ba(NO₃)₂= 522 ⋅ 0,05 = 26,1 г
n Ba(NO₃)₂= m Ba(NO₃)₂/ M Ba(NO₃)₂= 26,1 / 261 = 0,1 моль

3. Найдем массу сульфата натрия в глауберовой соли:
n Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O = m Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O / M Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O = 96,6 / 322 = 0,3 моль
n Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O = 0,3 моль
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ ⋅ M Na₂SO₄= 0,3 ⋅ 142 = 42,6 г

4. Найдем массу оставшегося сульфата натрия:
n_{прореаг}_. Na₂SO₄= n Ba(NO₃)₂ = 0,1 моль
n_ост_. Na₂SO₄= n Na₂SO₄– n_{прореаг}_. Na₂SO₄= 0,3 – 0,1 = 0,2 моль
m_ост_. Na₂SO₄= n_ост_. Na₂SO₄⋅ M Na₂SO₄= 0,2 ⋅ 142 = 28,4 г

5. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 8,4 / 22,4 = 0,375 моль

6. Найдем массу воды, вступившей в электролиз:
n_{прореаг.} H₂O = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,375 = 0,75 моль
m_{прореаг.} H₂O = n_{прореаг.} H₂O ⋅ M H₂O = 0,75 ⋅ 18 = 13,5 г

7. Найдем массу сульфата бария, выпавшего в осадок:
n BaSO₄ = n Ba(NO₃)₂ = 0,1 моль
m BaSO₄ = n BaSO₄ ⋅ M BaSO₄ = 0,1 ⋅ 233 = 23,3 г

8. Найдем массу добавленной воды для приготовления насыщенного раствора:
Пусть m_{добавл.} H₂O = x, тогда
4,5ω_ост. Na₂SO₄ = ω Na₂SO₄
ω Na₂SO₄ = m Na₂SO₄ / (m Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O + m_добавл_. H₂O) = 42,6 / (96,6 + x)

ω_ост_. Na₂SO₄ = m_ост_. Na₂SO₄ / (m_р_-_ра Ba(NO₃)₂ + m Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O + m_добавл_. H₂O – m_{прореаг}_. H₂O – m BaSO₄) = 28,4 / (522 + 96,6 + x – 13,5 – 23,3)

4,5 ⋅ 28,4 / (522 + 96,6 + x – 13,5 – 23,3) = 42,6 / (96,6 + x)

x = 146; m_добавл_. H₂O = 146 г

9. Найдем массу воды в кристаллогидрате:
n_{в кристалл-те} H₂O = 10n Na₂SO₄ ⋅ 10H₂O = 10 ⋅ 0,3 = 3 моль
m_{в кристалл-те} H₂O = n_{в кристалл-те} H₂O ⋅ M H₂O = 3 ⋅ 18 = 54 г

10. Найдем общую массу воды в насыщенном растворе:
m H₂O = m_{добавл.} H₂O + m_{в кристалл-те} H₂O = 146 + 54 = 200 г

11. Найдем растворимость сульфата натрия в 100 г воды:
42,6 / 200 = m_в_насыщ_._р_-_ре Na₂SO₄/ 100
m_{в насыщ. р-ре} Na₂SO₄= 21,3 г

Ответ: растворимость Na₂SO₄ при комнатной температуре составляет 21,3 г на 100 г воды

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано Ермолаевым И. С.)