Растворимость безводного карбоната калия при некоторой температуре составляет 117,7 г в 100 г воды. Приготовленный насыщенный раствор карбоната калия массой 306,3 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора хлорида бария. При этом образовалось 157,6 г осадка. Вторую часть раствора использовали для нейтрализации 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе.
В ответе приведите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Вариант ответа:
Составлены уравнения реакций:
$K_2CO_{3(1-я часть)} + BaCl_2 = 2KCl + BaCO_3↓$ (1)
$K_2CO_{3(2-я часть)} + H_2SO_4 = K_2SO_4 + CO_2↑ + H_2O$ (2)
Рассчитано количество $K_2CO_3$ в исходном растворе.
Составляем пропорцию:
117.7/(117.7 + 100) = x/306.3
x = 117.7 ∙ 306.3/217.7 ≈ 165.6 г
M($K_2CO_3$) = 138 г/моль, n($K_2CO_3$)(1 + 2) = 165.6/138 = 1.2 моль
Рассчитано количество $K_2CO_3$, вступившего в реакцию с $H_2SO_4$:
а) M($BaCO_3$) = 197 г/моль, n($BaCO_3$) = 157.6/197 = 0.8 моль
б) n($K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = n($BaCO_3$) = 0.8 моль
Рассчитана масса образовавшегося $K_2SO_4$:
а) n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = n($K_2CO_3)_{(1 + 2)} – n(K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = 1.2 – 0.8 = 0.4 моль
б) n($K_2SO4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($K_2SO_4$) = 174 г/моль, m($K_2SO_4$) = 0.4 ∙ 174 = 69.6 г
Рассчитана массовая доля $K_2SO_4$:
а) n($H_2SO_4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($H_2SO_4$) = 98 г/моль, m($H_2SO_4$) = 0.4 ∙ 98 = 39.2 г
$m_{р-ра}(H_2SO_4$) = 39.2/0.098 = 400 г
б) n($CO_2$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($CO_2$) = 44 г/моль, m($CO_2$) = 0.4 ∙ 44 = 17.6 г
в) находим массу 2-й части раствора $K_2CO_3$.
Концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, следовательно
1.2/306.3= 0.4/x
x = 0.4 ∙ 306.3/1.2 = 102.1 г
г) $ω_2(K_2SO4)$ = 69.6/(102.1 + 400 – 17.6) = 69.6/484.5 ≈ 0.1436, или 14.36 %